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核聚变如果是不可逆的,那么宇宙将会迎来什么样的结局?

搜狐中文网 https://www.sh98.cn 2021-12-13 10:10 出处:网络 编辑:@搜狐中文网
原标题:核聚变如果是不可逆的,那么宇宙将会迎来什么样的结局? 在历史上相当长的时间内,包括众多科学家在内,都认为宇宙是无边无际且是永恒存在的,这不单单是我们的认识水平决定的,也不是由于我们掌握了相关确

原标题:核聚变如果是不可逆的,那么宇宙将会迎来什么样的结局?

在历史上相当长的时间内,包括众多科学家在内,都认为宇宙是无边无际且是永恒存在的,这不单单是我们的认识水平决定的,也不是由于我们掌握了相关确切的证据推测出来的,反而是由于我们的思维惯性引导出来、然后易于理解和接受所假想出来的一个结论。

核聚变如果是不可逆的,那么宇宙将会迎来什么样的结局?

直到爱因斯坦提出广义相对论以后,在其推导出来的引力场方程中推测出宇宙应该是一个不断膨胀的状态,然而鉴于整体科学界包括爱因斯坦本人认为宇宙应该是一个均匀的“静态”宇宙,于是他在这个方程中增加了一个宇宙常数,借以修正和平衡这种宇宙的动态变化。

核聚变如果是不可逆的,那么宇宙将会迎来什么样的结局?

然而科学的巨轮始终滚滚向前,当哈勃在长期对河外星系进行观测时,以非常准确的事实证明了宇宙红移现象的发生,表明遥远区域的星系正在不断地远离我们,而且退行速度与地球之间的距离成一定的正比关系,这种现象在爱因斯坦亲自观看之后都觉得非常震惊,于是不得不将引力场方程中的宇宙常数删除。后来,科学家们又通过大量的观测研究,认为星系本身并没有发生变动,被拉长的是宇宙空间本身,于是宇宙膨胀理论逐渐成为科学界的主流观点。

核聚变如果是不可逆的,那么宇宙将会迎来什么样的结局?

而且,科学家们通过宇宙膨胀的事实,通过时间的倒推,在测定宇宙年龄为138.2亿年的基础上,认为现有宇宙所有物质和能量的来源,都基于138.2亿年前的体积无限小、密度无限大、温度无限高的奇点大爆炸,在此基本上奠定了宇宙标准模型的框架,所有星体的发展和演化都遵循着这个标准模型,从目前来看,还没有违背这个模型的任何证据。特别是宇宙微波背景辐射和氦原子丰度的观测,从不同层面完美地印证了相应参数条件下模型对于宇宙演化的途径和结果,成为人们了解宇宙的过去、探索宇宙的现在,以及预测宇宙未来的重要标尺。

核聚变如果是不可逆的,那么宇宙将会迎来什么样的结局?

根据宇宙标准模型,在大爆炸发生之后的瞬间,宇宙空间急剧膨胀,在1个普朗克时间就扩张到与现有宇宙差不多的级别,只不过在早期时整个空间中充斥的是大量光子和夸克等基本粒子,随着空间膨胀和温度的下降,才逐渐形成质子、中子和电子,直到大爆炸之后的38万年时间里才形成原子核结构,这个时候光子才从一片“混沌”中逃离出去。在宇宙中最先形成的第一批中性原子中,由于氢原子核中只有一个质子,氦原子核中只有2个质子和2个中子,它们是形成的条件最为“宽松”,因此早期宇宙中最多的元素就是氢,占比达到70%以上,其次是氦,占比约为28%以上,以氢和氦原子为主的早期星云,成为以后恒星聚合的最主要物质来源。

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在此后的2亿年时间里,这些星云物质在引力作用下开始缓慢聚合并发生塌缩,逐渐形成恒星。由于氢元素的占比非常高,而且发生核聚变的条件最低,因此,宇宙中第一批恒星是依靠消耗氢原子维持恒星形态并且向外释放能量的。大多数的恒星只能持续进行氢元素的核聚变,还有少部分能够进行氦元素的核聚变,仅有相当少的大质量恒星可以持续进行接下来的反应,一直到聚变形成铁元素为止。在大质量恒星生命晚期,随着超新星爆发,巨大的能量和温度推动了比铁原子序数更大的元素形成,为以后宇宙其它星体的形成奠定了重要的物质基础。剩余的恒星核心继续发生塌缩,最终演化为中子星或者黑洞。

核聚变如果是不可逆的,那么宇宙将会迎来什么样的结局?

从以上宇宙星体的演化过程可以看出,推动着这个演化过程的主要因素就是能量。按照能量守恒定律,宇宙中的能量总量应该是不变的,但是别忘了宇宙空间正在膨胀的事实,能量密度肯定会在膨胀时不断降低,因此,无论是从热力学的熵增理论,还是从随着空间的拉大所引发的物质相互引力的逐渐变小,都有可能使最终的宇宙所有物质之间再也没有任何信息联系,宇宙逐渐热寂,或者说处于大冻结状态。

核聚变如果是不可逆的,那么宇宙将会迎来什么样的结局?

以上是第一种宇宙的终点,还有第二个是大撕裂。在暗能量的持续推动下,物种空间一直处于加速膨胀状态,最终结果使得宏观和微观世界的所有物质都被撕裂,连基本的原子都将不复存在,宇宙的结局就会消亡。

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当然还有第三种观点,就是大挤压,主要猜测是暗能量会随着空间膨胀到达一定程度后,对拉扯空间的作用越来越弱,万有引力和暗物质对物质的吸引作用重新占据上风,宇宙中的物质就会慢慢发生收缩,最后所有物质都挤到一起,最终又回归到奇点的状态,迎接新一轮宇宙大爆炸的到来。

核聚变如果是不可逆的,那么宇宙将会迎来什么样的结局?

至于以上三种宇宙结局,从目前来看都是猜测,很难在短期内找到足够和有效的证据加以证实。但是,无论如何,我们都可以得出这样一个结论,宇宙也和任何生命体一样,有生,有长,当然也会有死亡,而死亡也极有可能是重生轮回演化的必经之路。

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