據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

10 個回答
时空通讯
2019-05-23

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

鐵元素,尤其是鐵-56是一個最穩定的元素,由此有人推論在很久很久以後,其他相對不穩定的元素都聚變或裂變完全了,最後就只剩下鐵-56元素,這是趨勢。

宇宙的主要天體是恆星,所有恆星都是由一坨巨大的分子云聚集而成,隨著萬有引力作用不斷的收縮、坍縮,中心溫度和壓力越來越高,就點燃了中心地核聚變,一顆恆星就生成了。

分子云的主要成分是氫和氦,佔據整個比重的99左右,其餘元素根據分子云的性質不同略有不同,越是經歷過超新星大爆炸次數較多的分子云重元素就更多,但再多也不會超過總比重的2%。
據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

因此所有恆星中心的核聚變都是從輕核聚變開始,根據恆星質量不同,演化的過程就不一樣,質量越大的恆星核聚變反應越快,最終核聚變的結果也不一樣。

紅矮星是質量最小的恆星,氫核聚變進行的很緩慢,終身只能進行氫核聚變,而且壽命特長,有的到宇宙毀滅也還沒燒完;像太陽這樣的黃矮星氫核聚變完成後,會激發氦核聚變,最終生成碳,引力壓力就再也沒有能力激發碳核聚變了,膨脹成一個紅巨星,外圍物質消散後,中心形成一個白矮星。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

大於太陽質量8倍以上的恆星,在完成黃矮星類似的演化後,巨大的坍縮壓會引發一系列的核聚變,一直到26號元素鐵為止。

鐵元素是一個異常穩定的元素,核聚變過程不但不產能,還要消耗大量的能量,而恆星演化到這個時候,已經是筋疲力盡苟延殘喘了,根本沒有能量來激發和維持氦核聚變,就熄火了。
據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

恆星一熄火,中心沒有了擴張力抵禦巨大的引力壓力,外圍物質就以接近光速向中心坍縮,遇到鐵核就會被反彈,反彈回去的速度達到光速的一半,能量驚人的超新星大爆發就發生了。

在超新星大爆發的超高溫超高壓下,元素向更重方向聚變,這樣整個太空就有了越來越多的重元素。現在已經發現的118種元素,除了宇宙大爆炸初期最早生成的氫和氦,還有極微量的鋰,都是在恆星演化和超新星大爆炸後生成的。

這些元素,原子序數小於鐵的元素在核聚變總能夠釋放能量,原始序數大於鐵的元素在核裂變時會釋放能量。而鐵這個軟硬不吃的特殊元素,不管是裂變或聚變都需要消耗能量,所以在恆星幻化過程中一旦生成了鐵,就是死期到了。
據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

這樣鐵就成了宇宙中最穩定的元素,沒有誰(泛指物質和能量)願意給他做嫁衣裳。這或許就是一些人認為宇宙中所有元素都最終會變成鐵的原因吧。

然而這僅僅是個趨勢而已,宇宙不會按照這些聰明人的設定走向直到終結。有人計算過,所有宇宙中的元素都變成鐵-56,這個時間要10^100年,而宇宙的壽命很可能會在10^11年就結束,即使能延緩到10-^12年,與宇宙全部成鐵的年限也差了去了。

現在比較流行的宇宙毀滅方式大致有三個:一是開放熱寂或冷寂歸宿;二是臨界收縮回歸奇點歸宿;三是膨脹過快時空大撕裂歸宿。這幾種方式的宇宙終結時間都不會超過1000億年。有科學家認為宇宙如果膨脹過快發生時空大撕裂,終結時間將不會超過200億年。

不過這已經不是本問題討論的範疇了,時空通訊原來已發過這方面的文章,有興趣可以前往查看。這裡只是要說明,宇宙等不到所有元素變成鐵早就玩完了。

時空通訊專注於老百姓通俗的科學話題,所有發文均為原創,如喜歡請關注支持,謝謝。

理性边界
2019-05-23

大家都知道,如果從氫元素開始聚變,那麼最終會停在鐵元素。但是宇宙中本來就存在鐵之後的元素,比如我們熟悉的黃金和白銀。宇宙最後會變成鐵,當然這個說法就是有問題的了。

在恆星內部,通過核反應最高只能聚變出鐵元素。鐵56的比結合能最大,再要合成更重的元素,就不是放熱反應,而是吸熱反應了,因此更重元素無法通過核聚變來產生。那是不是所有重元素都來自超新星或雙中子星合併呢?也不盡然,在恆星內部,也有一條持續穩定的路徑,讓比鐵重的元素逐一生成,這就是“慢中子俘獲”

第一代超新星爆炸出一些重元素的碎屑,有些飄蕩在宇宙空間,凝結成行星,也有些被其他恆星吸引過去,成為進一步核反應的母核。在恆星內部,有著各種各樣的輻射,其中就有中子輻射。偶然的機會,“貪吃蛇”母核將中子俘獲過去,“吃”進肚裡,變成更大的原子核。這個過程很漫長,可能要一年,甚至十年,才會發生一起俘獲事件,所以稱為“慢中子俘獲”。

這些原子核就如同滾雪球一般,越來越大。然而雪球畢竟是有限度的,吃脹肚子的不穩定原子核會發生β衰變,吐出電子和中微子,變成了原子序數+1、原子量相同的其他元素。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

▲原子核吃進中子,吃多了會“消化不良”,發生β衰變,中子變成質子。

比如銀109“吃”掉一箇中子,變成不穩定的銀110,立刻衰變成鎘110。鎘元素比較能“吃”,連吃五個中子一直吃到鎘115,才衰變成銦115,然後是銦116,又衰變成錫116。偶數位的錫也是個“吃貨”,接連吃掉五個中子,到了錫121才撐不住,衰變成銻121。

原子核就是這樣通過“慢中子俘獲”過程,如同滾雪球一樣越來越大,最終到了鉈元素,遇到了問題。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

▲從銀到銻的慢中子俘獲過程。

鉈的穩定同位素鉈203“吃”下一個中子,又衰變成鉛204,和它的小弟“錫”一樣,鉛也是個大吃貨,它繼續吃中子到鉛209,這是一種不穩定的同位素,它迅速衰變成鉍209。鉍209吃掉一箇中子就撐不住,衰變成釙210。到了這裡,偌大的原子核終於吃中子吃到吐,於是發生α衰變,直接吐出一個氦核(α粒子),原子序數-2,原子量-4。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

▲“鉛鉍釙循環”,其中紅線為中子俘獲,藍色為β衰變,綠色為α衰變,青色為電子俘獲。

不信你看,鉍以後的元素全都是放射性元素,釙210的半衰期只有136天,發生α衰變,直接掉到鉛206。就這樣,從鉛206,到鉛207,鉛208,鉛209,鉍209,鉍210,釙210,再回到鉛206,恰好組成了一個循環。“慢中子俘獲”滾雪球的遊戲玩不下去了,重元素一步一步向上爬格子,最終撞到了天花板——鉛。

正是如此,雖然鉛“重”達82號,在地殼裡卻比很多輕元素——如碘、溴甚至五金之一的錫——都要多,是重元素裡最多的一個存在。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?
▲地殼元素的丰度表上,鉛是最後的高峰。

稍微偏題一下,恆星裡的“慢中子俘獲”只是鉛元素的一部分來源,在超新星爆炸和雙中子星合併事件中也會產生鉛的兄弟姐妹們,只是這其中的機理叫做“快中子俘獲”

超新星爆炸和雙中子星合併的時候,伴隨著高密度的中子流,每秒每立方厘米高達100萬億億個中子。在如此之多的中子碰撞下,較輕的原子核如同沐浴在中子的“沙塵暴”裡,各種各樣的富中子原子核被製造出來,而又迅速發生β衰變,最終變成較穩定的原子核。銥、鋨、鉑等貴金屬、其他重元素以至放射性元素都可以通過“快中子俘獲”製造出來,鉛元素也不例外。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

▲超新星也是重元素的製造工廠。


种植恒星
2019-12-17

其實宇宙在剛剛誕生的時候,只產生了兩種元素,一種是氫元素,一種是氦元素,前者佔75%,後者大約是25%。

這兩種元素隨著恆星的聚變,就產生後面的元素,例如碳,氧,鈣,氮等等,那麼一直到第26號元素鐵為止,恆星的聚變才算真正結束。據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

按照這個理論,宇宙中的氫和氦,終有一天會全部變成鐵,而鐵既不能聚變,也不能裂變,所以我們這個宇宙,終有一天會走向死亡。

到時候沒有恆星,沒有生命,當然也就沒有人類了,但這個過程非常的漫長,大概需要10的14次方(100萬億年),宇宙中的氫才會用完。據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

但這裡還有一個問題,就是如果不考慮質子衰變,在大一統理論當中,質子是會衰變的,但衰變的週期及其漫長。

大概在10的36次方年之後,宇宙中有一半的質子衰變光子和輕子,而在10的40次方年之後,所以的質子都衰變完畢。據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

這個時候宇宙中的物質,只會存在兩種,一種是輕子,一種是黑洞,而黑洞則會緩慢蒸發,大概在10的100次方年之後後,99%的黑洞都會蒸發完畢。

而一些超大質量的黑洞,則會在10的150次方年之後蒸發完畢,最後在10的1000次方年之後,宇宙徹底進入熱寂。

這個宇宙基本已經死亡,沒有生命,甚至連天體都沒有,但宇宙是否會變成這樣,一切還只是人類的猜測......

一周刊
2019-05-28

元素週期表第26號元素“鐵”,具有最大的“比結合能”,原子核中核子結合得最牢固,原子核也最穩定。

但從“比結合能”單一維度推論“宇宙最後所有元素都會變成鐵”,顯然太過片面,答案當然是不靠譜的。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

畢竟,當元素演化上升到“宇宙”層面討論,需要考慮的因素不單單是比結合能基礎的“強核力”,宇宙中還存在弱核力、電磁力和引力等其他三個基本力的作用

鐵(Fe)具有最大比結合能,單一恆星的“核聚變”多卡殼在鐵元素這一關,但“鐵”絕對不是最終歸宿。

宇宙中廣泛存在的物質是氫和氦,其原子數在常規物質中佔比高達99%。恆星中的主序星,氫原子數佔比在83%以上,這正是恆星核聚變主要原材料。

在恆星內部強大壓力作用之下,氫元素核聚變成氦,釋放能量,同時損失一部分質量。恆星晚年會發生氦閃,氦元素經兩次電離聚變成碳,同樣釋放能量(損失一部分質量)。其後,還可以繼續聚變出氧、硅、鐵等穩定元素,依然釋放能量。當到達鐵元素時,原子核若要繼續增加,其不但不能釋放能量,反而要吸收能量

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

恆星並沒有辦法將自己核聚變的能量予以儲存,此前都以輻射形式散發掉了。當能量在散發,質量在減小,這對於單一恆星來說,後期很難再提供足夠的能量和內部壓力,使得鐵原子核的質子數繼續增加。

如此看來,鐵元素確實具有最高的穩定性,“老鐵”一詞叫得還挺合理!但顯然,鐵並不是宇宙中元素的盡頭。晚期恆星可以通過超新星爆發去除內部“雜質”——鐵核,當然這也將終結恆星自己的一生。

鐵元素,在超新星爆發瞬間,或被吸積到新恆星的高溫、高壓之下,吸收能量演化出更多更重元素。而宇宙天體形態,也並非只以元素概念的物質為終點。

地球上自然存在的元素有94種,除第83號鉍(Bi)之後的元素有天然放射衰變特性之外,其他元素均可以單質和化合物的形式穩定存在,其中第79號元素金(Au),單質化學穩定性還是最高的。

如果鐵元素是宇宙所有元素演變的盡頭,像是氙(Xe)、鎢(W)、金(Au)等元素,又如何能穩定存在呢?

而從宇宙的演化角度來看,鐵核恆星多是無法穩定存在的。超大質量恆星演化到後期,當內核的硅聚變成鐵(56)積攢到一定程度,往往會發生大規模的爆發,將所有物質向外太空拋灑。包括鐵元素在內的一切拋灑物,最終又將為新的恆星做嫁衣裳。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

超大質量恆星的另外兩種歸屬,其一是將原子核外的電子壓入核內,電子與質子結合成中子,形成中子星;或者恆星質量再足夠大,引力塌縮直接形成黑洞中子星和黑洞,均不是以質子數概念的元素形式存在

如果要從“熵增原理”討論宇宙最終形態的“熱寂”,夸克、輕子和傳播子等基本粒子的混沌態才是宇宙最終歸宿。

有部分人認為,從“熵增原理”考慮:作為孤立系統的宇宙,終有一天熵值會達到最大化而最終穩定,即宇宙萬物最終處於熱平衡狀態——“熱寂”。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

質子數低於鐵元素的原子通過核聚變釋放能量,而高於鐵元素的原子通過核裂解釋放能量,只有當所有物質都處於鐵(56)時釋放的能量才最多,即熵增最大。

乍得一看,這似乎很合邏輯。但如同上述的中子星和黑洞一樣,宇宙形態,並不一定要以“元素”的形式存在

原子核中的質子和中子,並不是宇宙的基本粒子,其均由夸克通過膠子連接,是組合成的複合粒子。雖然自由夸克幾乎沒有穩定性可言,但夸克通過強/弱核力結合成強子(質子和中子也是強子的一種),確實需要吸收能量。反過來說,作為強子的質子/中子裂解,也是會釋放能量的。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

對於宇宙熱寂的熵增最大狀態,試想一下:“最終所有複合粒子都裂解成基本粒子,其中上夸克與反上夸克湮滅、下夸克與反下夸克湮滅、電子與正電子湮滅,滿宇宙只剩下雙光子對在流動”,這個場面從理論上說也並不違背邏輯。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

然而,此般“熱寂”似乎又不是很符合我們對這個世界的理解,缺乏數據支撐,不夠嚴謹。何嘗不是呢,當我們從討論這個話題的一開始?

火星一号
2019-12-17

理論上,在遙遠未來的某一時刻,宇宙中的所有元素有可能都會轉變成鐵元素,準確的說是鐵-56。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

熱力學第二定律表明,作為孤立系統的宇宙,它的熵始終在增加,即混亂度會越來越高,有用能會越來越少,這就是熵增原理。基於這種原理,宇宙中的總熵終有一天會達到最大值,宇宙萬物處於熱平衡,這就是宇宙的可能最終結局——熱寂。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

在宇宙演化到熱寂結局的過程中,如果整個宇宙沒有發生質子衰變,那麼,宇宙中的元素都將會轉化為鐵元素。因為在所有元素中,鐵-56的比結合能最大,原子核最為穩定,熵值最大。

因此,在量子隧穿效應的作用下,比鐵輕的元素會發生核聚變形成鐵-56,比鐵重的元素會發生核裂變形成鐵-56,所以宇宙中所有元素最終都會轉變成鐵-56,使得宇宙的熵達到極大值。不過,宇宙物質衰變成鐵的時間還早得很。根據理論預測,這個時間至少要在10^100年之後才會開始。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

但也有理論認為,宇宙萬物的最終歸宿不是鐵。因為質子的壽命可能也是有限的,所以物質終有一天會發生質子衰變,結果全部都會轉變為光子和輕子。

科学认识论
2019-12-17

理論上有可能,但現實不可能,因為宇宙有生命,等不了那麼久了。宇宙的終極形態不可能是鐵。富含鐵元素只是宇宙演變過程中的一個較長時間階段而已。

我們都知道鐵元素是元素週期表上第26位,其中以鐵56的結合能最大。
據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

這也是宇宙中最穩定的原子結構了。在鐵以上的元素很難聚變了,當然理論上也是存在鐵聚變的可能。不過需要溫度達到上千億度,不管是人為還是自然都幾乎不可能創造如此高的溫度。即便是恆星的超新星爆發,其核心溫度都達不到千億攝氏度。這就意味著恆星的聚變的最後元素就是鐵。
據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

而在鐵元素之上重元素容易裂變,之後裂變到鐵就基本停止了。

也就是說,在原子序數26以下的元素會聚變到鐵停止。在原子序數26以上的元素會裂變到鐵停止。這是因為鐵最穩定,元素總是朝向穩定的狀態演變。

不過科學家預計,宇宙中的氫要完全聚變殆盡,起碼需要百萬億年,要完全聚變到鐵起碼需要數百萬億年。宇宙的預期壽命才是1500億年。

在宇宙死亡之前,宇宙中不可能全部元素都變成鐵。
據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

有的答主提到了質子衰變,認為宇宙最後會衰變成輕子們的天下,我認為這幾乎不可能。因為宇宙中的所有質子衰變一次,起碼需要10^30年,也就是100萬億億億年,宇宙早涼了。按照費恩曼的宇宙循環理論,還沒等到質子衰變完,宇宙已經開啟數億輪週期循環了。

科学探索菌
2019-12-17

站在客觀事實的角度上,“宇宙最後所有的元素都會變成鐵”這個觀點是不正確的。

核反應分為兩種,一種是核聚變,一種是核裂變。輕核聚變與重核裂變都會釋放出能量。在所有元素中,以鐵元素的平均結合能最大。也就是說鐵在核反應中最穩定,很難發生核聚變與核裂變反應,但並不是不能。呵呵!沒想到吧,大家平時口中所說的老鐵竟然還有這麼一層深意。
據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

宇宙誕生之初,氫元素的丰度最大,佔宇宙中所有元素含量的75%以上。恆星其實就是一個輕元素製造工廠,構成我們身體的碳氧氮等元素就是誕生於此。通常大質量恆星中的核聚變反應到鐵元素就終止了,小質量的恆星根本走不到這一步就玩完啦。其實,鐵及以後的元素也可以發生核聚變反應,但需要在超新星爆發這種極端條件下才能發生,美女們身上戴的黃金首飾就來源於此,因此才這麼珍貴。
據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

一顆恆星在其整個生命週期中,並不會耗盡所有的氫元素,在恆星生命終結時的超新星爆發過程中還會誕生其他重元素。宇宙相當大,目前宇宙中物質的分佈相對來說比較稀疏,恆星發生核聚變反應都是需要一定條件的,當壓力與溫度不夠時就不可能發生。即使宇宙中各種重元素最終會衰變成鐵,但宇宙中的輕元素也並不會完全聚變成鐵。
據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

宇宙中的元素可能還沒演變到終級階段,宇宙的生命就已經結束了。宇宙的最終命運會如何,就不詳細討論了,簡單說明一下。科學家們預測,宇宙未來會存在三種終極命運:大撕裂、大收縮、熱寂。目前的天文觀測表明,宇宙正在加速膨脹。

不僅放射性元素會衰變,理論上所有元素都會衰變。組成原子核的質子和中子也會衰變,特別是質子,其衰變週期比宇宙的年齡還長。不管宇宙是膨脹還是收縮,亦或是保持平穩。由於宇宙是一個孤立的系統,根據熵增定律,當宇宙的總熵達到最大值時,宇宙最終會發生熱寂。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

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艾伯史密斯
2019-12-25

答:這個說法是熱寂學說中,一種可能的宇宙結局;熱寂學說本身存在很大爭議,所以關於題目說法,大家當做猜想就行。


熱寂學說

我們知道,熱力學第二定律也叫做“熵增定律”,公式為ΔS≥ΔQ/T,說的是一個封閉系統的熵,只會隨時間增加或者保持不變,這條定律非常無情地指出了時間的不可逆轉性。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

如果把熵增定律用在整個宇宙模型中,就會得到“熱寂學說”,指宇宙經過足夠長的時間後,宇宙整體達到熱平衡,整體的熵也會達到最大值,此時稱之為熱寂狀態。


質子衰變

如果把量子力學用在熱寂學說上,就可以得到題目的觀點,其中的關鍵在於質子衰變問題。

在粒子物理學中,理論上預言質子是可以發生衰變的,只不過質子的半衰期非常長,至少為10^35年,比我們宇宙年齡還要長10億億億倍,所以質子一般都視為穩定。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

在1983年,日本製造了一個名為“神岡核子衰變實驗”的探測器,探測器置於地下1公里處,探測器內裝有5萬噸超純水,水中幾乎不含任何雜質,周圍上萬個光電倍增器,用於捕捉超純水發生質子衰變的事件。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

可是經過多年的探測,質子衰變實驗並未獲得成功,只是得到了質子的半衰期下限值為10^35年;不過在1987年,探測器意外發現了1987A超新星爆發事件釋放的中微子。

此後,“神岡核子衰變實驗”更名為“神岡中微子探測器”,主要目標也轉變為對中微子的研究,並獲得了許多成果,還幫助日本拿下好幾個諾貝爾物理學獎。


宇宙的未來

根據熱寂學說和量子力學觀點,宇宙在足夠長的時間後,會因為衰變和量子效應,全部物質的熵將變得最大,甚至黑洞也將蒸發殆盡。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

在所有物質中,鐵原子是最穩定的,也既是熵最大的物質,那麼在熱寂學說成立的條件下,如果質子不發生衰變,那麼宇宙最後就只剩下鐵元素,既是題目所說的觀點。

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

如果質子存在衰變現象,那麼鐵元素中的質子最後會衰變為輕子(比如電子、中微子等等),而中子會先衰變為質子,再發生質子衰變,這個時間數量級長達10^1500年。


艾伯菌的觀點

該問題的討論意義不大,因為質子衰變、霍金輻射、熱寂學說等等,都還沒有得到證實;甚至粒子物理學也還存在很多未解決的問題,隨便一個猜想錯誤,都會導致題目觀點陷入誤區,所以大家也不要太當真了。

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镜像宇宙
2019-05-23

因為宇宙中所有的元素其實都誕生於一場大爆炸,而這場爆炸,也就是宇宙誕生之初的那場大爆炸。
據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

既然說到了大爆炸,那麼大爆炸的瞬間,其實物質的存在形式還是最基本的粒子狀態,爆炸瞬間溫度極高,原子核根本無法形成,直到後來隨著宇宙不斷膨脹,也不斷在熱寂,所以原子核就慢慢形成了,最開始的時候,那當然是形成氫氦這樣的相對原子量小的核子。

隨著氫氦核子的不斷增多,宇宙中開始形成大量的星際塵埃,而這些塵埃,慢慢地聚集在一起,形成原始星雲,原始星雲又在自身的重力作用下慢慢聚集在一起,由於原始星雲帶著初始角動量,所以形成的初始恆星,帶著自轉,不僅僅是恆星,宇宙中幾乎所有的物質都會帶著自旋。而恆星物質在質量和密度達到了一定的情況下,在自身的引力作用下,就有可能塌縮進而點燃核反應。
據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

像我們的太陽,就是通過這樣的形式被點燃了自身的核反應,隨後太陽發光發熱,不斷將氫原子通過核聚變反應聚變更重的原子核,比如說氦。一般來說,氫聚變成氦所需要的條件是很苛刻的,在太陽的核心,穩定達到了1500萬攝氏度,而壓強也是大得可怕,所以我們也可以看到,氫彈的反應條件是嚴格的,最重要的一點就是溫度了,而點燃氫彈所需要的溫度,則需要通過點燃原子彈來提供。

而Fe原子核其實是更重的原子核,一般說來,鐵原子核是最穩定的原子核,在這裡涉及到一個概念,那就是比結合能,鐵的比結合能是人類已知所有原子核裡面最大的。宇宙中元素,絕大多數都是通過劇烈的核聚變反應而形成的,而現在人們也掌握用核聚變製造新型重原子核的能力。對於核反應,我們知道有核聚變和核裂變,但是對於鐵這麼一種元素,它是最穩定的,所以就意味著它輕易不能發生核聚變或者是核裂變。因為想要打開鐵原子核,需要巨大的能量。
據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

雖然說鐵是最穩定的元素,但是這並不意味著鐵就是宇宙中所有元素的終點,鐵在元素週期表上排序是很靠前的,在鐵之後,還有大量穩定的元素,比如說重元素金和銀等,它們一般也不容易發生核反應的,只能說那些相對原子量非常大的核子,不在外力的作用下,就可以自己裂變,分解成更輕的原子核和核子,對於這類元素來說,隨著時間的推移,它們的量是會越來越少的,而相對原子量小的,比如說氫和氦,也因為恆星的核聚變反應而不斷被消耗,最終宇宙中存在的物質,應該是大都聚集在元素週期表排名中間的地方。

用户75595910889
2019-12-19

這個說法來源於巨大恆星的壽命終結於鐵。和太陽不同,巨大恆星的內部會不斷的一層一層的聚變下去,最外層是氫,然後是氦然後是鋰以此類推。由於巨大的萬有引力導致足夠大的壓力使得兩個原子可以克服相互排斥,產生核聚變,形成新的元素並釋放巨大能量。核聚變釋放的能量一方面與萬有引力相互抗衡形成穩態。

然而當巨大恆星內部產生鐵元素的時候,這顆恆星將會在數秒內迎來終結。因為鐵的結合能不同於前面的很多元素,非常巨大,它會在恆星內部吸收著核聚變的能量,導致平衡破裂,強大萬有引力吸收著整個恆星不斷收縮,恆星會坍塌,吹散恆星幾乎所有物質,並留下一個密度極高的中子星。

可以說,沒有恆星能在鐵產生後任然能夠聚變。我們周圍的一切物質可能就是來源於一顆恆星的死亡。至於金銀,只是在恆星中佔有極少的存在。在成規模之前恆星就死了。

如果過了很長時間,恆星死亡吹散的物質被另一顆恆星吸收接著聚變。如此反覆,猜想最後將會是全是鐵元素的世界。

這個猜想,我是反對的,我覺得吧,應該全部吸到黑洞裡去。所有元素,所有物質,所有信息,連小的黑洞,都被吸到一個超級巨大的黑洞裡。

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