核聚变如果是不可逆的,那么宇宙是否最终也会被消耗完毕?

道德专判


虽然人类掌握不可控核聚变只有几十年的历史,但核聚变反应在宇宙中却已经存在了上百亿年


我们的太阳包括宇宙中所有恒星都是核聚变反应的产物,没有核聚变它们便不能发光发热,也就不能给地球上的生命提供能量,宇宙也会因此变得漆黑一片,所以说核聚变反应的重要性不言而喻。

近代以来随着物理学的进步,人类又从以往司空见惯分现象中总结出了一大批物理定律,其中有一个定律直接告诉了我们宇宙的终极命运,那就是“热力学第二定律”,不过它更广为人知的名字是“熵增定律”


“熵”广义上可以理解为一个孤立系统内的混乱程度,通俗的说如果把一间屋子比喻成一个孤立系统,那么这个屋子越整洁其熵值就越低,越混乱其熵值就越高。然而需要注意的是“熵”的不可逆的,也就是说孤立系统内的混乱程度只会越来越高而不会自动降低。

目前而言我们的宇宙就是最大的孤立系统(我们还没发现其他宇宙存在的证据),所以核聚变反应消耗氢元素释放光和热这一过程是不可逆的,因此当宇宙中已经诞生和未诞生的恒星都消耗完自身的氢元素后,宇宙便会陷入无尽的黑暗。


如今我们看到的夜空点点繁星绝大部分都是和太阳相似的恒星,它们的寿命少则几百上千万年,多则数千上万亿年。但不论如何只要时间足够它们就都会死亡。所以说地球夜空中的星星也会一颗颗熄灭。

“大热寂学说”就是基于熵增定律而产生的关于宇宙终极命运的理论,该理论认为宇宙最终命运是进入低能态,也就是除了量子层面的涨落以外整个宏观宇宙都呈现接近接近绝对零度的一片黑暗。


宇宙观察记录


按照目前对宇宙终极未来的猜测来看,确实是这样,宇宙最终也会走向终结,只不过走向终结的方式有所不同,大体可以分为三种方式:大热寂,大崩塌和大撕裂!

由于熵增原理的存在,宇宙又是一个封闭系统,这意味着宇宙万物的整体趋势是熵增,也就是说万事万物不可避免地从有序走向无序。而恒星就是一个高度有序体,恒星不断消耗氢燃料核聚变的过程就是走向无序的过程。

由于走向无序是不可避免的,所以终有一天我们会迎来最后一刻恒星,迎来最后一缕阳光。之后宇宙也将进入彻底的黑暗。在极其漫长的时间过后,宇宙将变得彻底无序,甚至没有了时间的概念,一切都如此的捉摸不定!

这就是大热寂。而如果宇宙膨胀速度越来越快,就会出现大撕裂的结果,膨胀的加速最终连最微小的微观粒子也会被无情地撕裂!而大崩塌指的是宇宙膨胀到一定阶段就开始收缩,收缩到一定程度又开始膨胀,如此反复下去!

无论哪种结果,对于宇宙来说意味着终结,尤其是对于宇宙中的生命来说更是如此。不过无论如何,宇宙走向终结的一天非常非常遥远,遥远到我们无法想象的未来。以目前人类寿命和人类文明史来看,其实我们可以看做宇宙就是永恒的!

对于宇宙终极未来的预测也只是预测而已,是根据人类现有科技认知水平做出的预测。而人类相对于宇宙来说实在太渺小了,或许宇宙本身具有更加深奥的生存法则,远远超出了目前人类的认知和理解能力!


宇宙探索


按照目前的理论,终有一天,宇宙中的所有恒星将全部消失。宇宙最终的命运则取决于暗能量的性质,我们目前还无法确定。

核聚变最终会停止

当前的宇宙星光熠熠,我们的太阳系有太阳在照耀,银河系有上千亿颗恒星在闪烁。宇宙中的恒星之所以能够发光,是因为它们的内部有源源不断能量供应——核聚变。

不过,这一能源并非永恒不变的,恒星也有自己的寿命。大质量的恒星将更快地耗尽自身的能源,只能“活到”几百万岁而己,而小质量的恒星则可以“活到”一干亿岁。当恒星中可用的核能耗尽,依照质量的不同,它们将变成自矮星、中子星或黑洞。三种恒星残骸都没有内部能源,白矮星和中子星会慢慢地冷却、变暗,而黑洞则几乎根本不辐射任何光线。

同时,新恒星还在不断形成。老恒星在死亡的时候会把外层的大气返还到星际空间,并与部分大爆炸留下的气体结合形成新的恒星,继续发光发热。这是一种再生,当然这种再生是不完全的,在恒星再生的过程中,仍然有一部分物质会变成白矮星、中子星、黑洞、行星这类天体,于是物质将被永远锁在里面,成为无法回到星际空间中去的不发光的天体。

将宇宙中的气体全部耗尽所需的时间长得难以想象,不过,我们的宇宙不是有的是时间吗?宇宙的气体库存慢慢变少,新的恒星的诞生也就变少,能够归还的气体数量也会逐渐变少。

1000万亿年以后,宇宙中最终将会没有任何恒星,整个宇宙便不再如此星光璀璨,而是进入无限的黑暗。

宇宙的最终命运

宇宙的命运取决于两个互相对抗的力量,一种力量使得物质之间互相吸引而靠近,另一种力量使得物质之间彼此排斥而远离,使得物质之间靠近的是万有引力,使得它们远离的是暗能量。

暗能量我们还完全不了解,我们只知道宇宙正在加速膨胀,这是暗能量干的好事。暗能量是什么样的存在、它如何作用于空间的膨胀,这些问题只能交给我们的后代来解答了。宇宙的命运与暗能量的形式有关。

  • 如果暗能量不会随着时间的变化而变化,那么宇宙会一直这样加速膨胀下去。大概10000亿后,银河系所在的本星系群将会合成一个星系,其他所有的星系都会以超过光速远离我们。

  • 如果暗能量随着时间的变化而逐渐增大,那么宇宙会逐渐被这股力量拆散。上至星系团,下至原子核,宇宙中的一切复杂结构都会屈服于暗能量而被撕扯得四分五裂。这种结局称为“大撕裂”。

  • 如果暗能量随着时间越来越小,甚至变成负数的话,那么宇宙会逐渐停止膨胀,再反转方向开始收缩。所有星系的将会越来越凶地互相碰撞,最后所有天体将在一次大反冲中挤压成一堆,空间与时间凝聚到一点,达到难以想像的高温、高密度的状态,就像大爆炸开始的瞬间那样,然后宇宙可能还会再来一次大爆炸。这个结局被称做“大挤压”。

我们对暗能量还不够了解,不知道宇宙的结局会是什么。宇宙到底会是大挤压、大撕裂、还是所有的星系都将永远离开我们,还需要今后理论和观测的新证据。


疯狂知识点


宇宙并不是永恒的

一直以来,人们都认为宇宙是永恒不变的。这样的情况持续到了上世纪20年左右。最先是爱因斯坦在推导广义相对论引力场方程时,他就发现,方程所表示出的是一个膨胀的宇宙。这不符合爱因斯坦自己的观念,他认为宇宙是永恒的,于是,他给这个方程加了一个宇宙学常数,这就使得方程预言的宇宙是一个永恒稳定的宇宙。

可没过几年,哈勃在观测星系时,就发现了星系红移的现象,这说明星系在离我们远去。这个发现让科学家们很疑惑,随着后来的深入研究,科学家发现,星系本身没有在动,动的其实是宇宙的空间,也就是说,宇宙在膨胀。这和爱因斯坦一开始得到的引力场方程不谋而合。

几乎在哈勃发现星系红移的同时,或者说稍早一点点,有个勒梅特的人,他就提出了一个观念,他认为宇宙有个炽热的开端,同时也有个终局。而从哈勃的发现,我们也确实可以来联想到,如果宇宙空间是逐渐膨胀的,那么倒推回去,宇宙不就是起源于一个“致密的点”么?科学家管这个叫做奇点

后来,科学家弗里德曼、伽莫夫、迪克甚至包括2019年诺贝尔物理学奖获得者皮布尔斯,他们通过已有的理论和观测,建立了一套标准宇宙模型,预言了两个大爆炸的证据:

  • 宇宙微波背景辐射
  • 氦原子丰度

后来,这两个证据也都被观测所证实。这也才使得宇宙大爆炸理论被主流科学家所承认。与此同时,宇宙微波背景辐射则成为了科学家手中的一把利剑,它可以让科学家了解宇宙的过去、现在和将来。

宇宙的终局

按照目前的理论,我们知道,宇宙大爆炸的早期宇宙中充满了光子,夸克等粒子,但没有原子核和电子,空间的膨胀和温度的降低,逐渐出现了质子,中子,电子。然后出现了原子核结构,最后出现了原子结构。

而我们都知道氢原子核内只有一个质子,是最容易形成的,然后是氦原子核2个质子和2个中子,这两个元素是元素周期表最靠前的两个元素。因此,宇宙最最多的就是氢原子,其次是氦,其中氢原子占到了70%以上,剩余的基本上都是氦原子,其余的不到1%是其他元素原子。

大概是在宇宙诞生之后的2亿年,也就是距今136亿年前,宇宙中的分子云在引力坍缩下,形成了恒星。恒星内核其实是在发生氢原子核的核聚变反应。(之所以是氢原子核的核聚变反应,主要是因为宇宙中含量最高的氢原子,其次氢原子核的核聚变反应条件门槛最低。)

从这时起,宇宙中的恒星大多数都是以烧氢原子核为主的,其中很多恒星就停在了这里,没办法启动氦原子核的核聚变反应,还有一小撮停在了氦原子核的核聚变反应,没办法继续引发碳核聚变反应。只有很少很少的恒星可以一路核聚变到铁,甚至是超新星爆炸。特大质量的恒星在晚年,同时在不同层面上发生核聚变反应的。最终要么形成中子星要么形成黑洞。

通过模型计算,我们可以得到100万年亿年后,所有的恒星都会逐渐耗尽氢原子并逐渐死去

。但此时,并不是宇宙的终局,不仅不是,而且距离宇宙终局十分遥远。

120万亿年后,宇宙中的大质量天体就会只剩下矮星、中子星和黑洞;

3*10^43年后,宇宙中的天体就会只剩下黑洞。

10^100年后宇宙中所有的黑洞会因为霍金辐射而蒸发殆尽,一切物质都会衰变成亚原子颗粒,宇宙逐渐向最后的逼近,最终走向热寂。

以上这些,其实是有理论依据的,但是并不是说一定就会这样,这是按照我们目前的认知得来的结果。主要依靠的就是标准宇宙学模型,其中宇宙微波背景辐射起到了决定性的作用。从这张图中,我们可以知道宇宙目前的密度低于临界密度。(补充一点,临界密度是指宇宙不收缩,也几乎不膨胀时的密度。),这也就是说,按照目前的观测结果,宇宙是走向撕裂和热寂的结果,这也被称为冷死亡。而所谓的热寂,指的就是宇宙中处处的温度都是一致的,这导致不存在热传递,也就没信息的传递,宇宙陷入一篇死寂。


钟铭聊科学


如果宇宙一直消耗下去,最终肯定会消耗殆尽,归于死寂。这种死法叫热寂或者冷寂。

热寂是根据热力学第二定律推导的,主要意思就是宇宙作为一个“孤立系统”,熵会随着时间的流逝而增加,有有序变得越来越无序,最终达到最大熵值,所有有效能量全部转化为热能,所有物质达到热平衡,任何物质再也无法交换能量,宇宙当然就死亡了。

这种热寂说是最早的宇宙归宿说,但有更多争议,而且与观测并不相符,现在已经渐渐被抛弃。

更多被接受的说法是冷寂说。

这种个理论的意识就是宇宙现在正在高速膨胀,而且有可能会永远的膨胀下去,各个星系和恒星都相互远离,最终所有的恒星都消耗殆尽,而且宇宙也稀释得无限空旷,再也没有粒子活动,温度降到绝对零度,宇宙死亡。

这种说法似乎与本问题相吻合。

但前提是宇宙会永远膨胀下去吗?宇宙能够等到所有物质全部消耗殆尽吗?

现在更多得有两种说法,否定了宇宙会永远膨胀得说法。

一种是宇宙膨胀到一定程度,会有一个临界点,到了临界点就会停止膨胀,而后会开始收缩,收缩到后来会越来越快,最终收缩到自己的史瓦西半径内,无可奈何的回归一个奇点。

宇宙就是在这种循环往复的膨胀收缩中诞生和消亡。

还有一种是宇宙大撕裂说,是基于现在宇宙膨胀越来越快的趋势,最终时空承受不住这种速度而被撕裂。注意,不是某个星系的撕裂,而是时空的撕裂,这种撕裂使宇宙全部的宏观和微观物质全部崩溃,一个基本粒子也不留存,我们现有的时空宇宙消亡。

这种撕裂说宇宙寿命是最短的。提出这个理论的美国新罕布什尔达特茅斯大学物理学家罗伯特·卡德威尔认为,宇宙大撕裂最短时间可能在未来的167亿年后,他的理论是基于如下公式计算。

其中,ω是状态方程参数,H0是哈勃常数,Ωm是宇宙中所有物质的密度的现值。这个理论的关键在于计算所得的ω值,当ω=-1.5时,撕裂的末日就不可避免。

当然,现在所有的宇宙死亡理论都是一个猜想,宇宙末日到底是个怎样的终结法并无定论。但有一点早已经是科学界的共识,就是宇宙是有限的,这个有限也包括寿命,它诞生于138.2亿年前,最后也终将灭亡。

生存是相对的,死亡是绝对的,这就是我们这个世界的规律。

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答:事物发展有始有终,或许我们宇宙也是一样的,宇宙中的恒星源源不断地把轻元素聚变为重元素,如此下去迟早有核聚变燃料耗尽的一天,“热寂说”就是描述宇宙终极命运的一种假说。


我们宇宙以非常精确和复杂的方式运转,目前宇宙以恒星为主要天体,数亿颗恒星聚集成星系,每个星系都有着独特的形状,其中的恒星则源源不断地把轻元素聚变为重元素。

核物理理论表明,铁元素是恒星进行核聚变的终极产物,因为铁的比结合能是最低的,铁原子核是所有原子核中最稳定的,比铁高的重元素虽然可以在超新星爆炸中产生,但是总量并不高。

恒星就如一个“大熔炉”,氢元素在其中发生聚变,先聚变为氦元素,然后再聚变为更重的元素,当恒星剩下的氢元素再也无法维持核聚变反应时,恒星就进入了演化末期,内部由重元素构成的核心发生坍塌,外部的氢元素和氦元素扩散到宇宙空间中成为下一代恒星的原材料。


如此下去,坍塌的恒星演化为白矮星、中子星或者黑洞,而且数量越来越多,大质量恒星则越来越少,最后恒星的数量也会减少,或许有一天,宇宙中最后一颗恒星熄灭后,宇宙将进入黑暗时代,那时黑洞将成为宇宙中的主要天体。

在宇宙终极猜想中,热寂说描述的就是这样的宇宙结局,根据热力学第二定律,宇宙的熵会随着时间的流逝增加,直到宇宙熵达到最大值,所有物质将达到热平衡,若质子半衰期不为零,那么宇宙最终的物质将是光子和轻子。


热寂说结合核物理理论,给出的宇宙命运假说如下:

100万亿年后,宇宙中的核燃料消耗殆尽,恒星不再产生,已产生的恒星逐渐“死去”。

1亿亿年后,星系解体,宇宙中以恒星残骸和大质量黑洞为主要天体。

10^36年后,超过一半的质子发生衰变(科学研究表明质子半衰期至少为10^35年)。

10^40年后,宇宙中的天体只剩下黑洞,它们将以霍金辐射的形式逐渐蒸发掉。

10^150年后,所有黑洞蒸发殆尽,宇宙中只剩下光子和轻子,宇宙熵达到最大值。

……

以上假说,只是众多宇宙命运假说当中的一种,目前人类对宇宙的认识还不够透彻,比如暗物质、暗能量等还是未解之谜,这些都会影响宇宙未来的命运。


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艾伯史密斯


核聚变从轻核变成重核,最后聚变到铁元素为止。这个过程是不可逆的,即重核不会回到轻核。

玩完宇宙包括两个方面,核聚变之不可逆,和宇宙无限膨胀。前者因为空间不断膨胀下,宇宙全部物质产生的引力,可能会逆转膨胀整体收缩,回到宇宙初始原点。后者因为宇宙永远膨胀下去,所有恒星和星系彼此远离,因而变得异常暗淡和寒冷,由此一切生命将不复存在。

但是说宇宙由此完结,这个结论为时尚早。未来人们由更加精确的测量和分折,才能产生比较可靠的结论。有些方面有待进一步的核查和证实。

礕如,现在天文学家已大致算出宇宙膨胀的速率,但对其变化率仍无法算出。未来人们在得出宇宙平均密度后,加之引力的拖拽效应,可以预期星系相互远离速度,会比以前更慢。

又如,稳恒态理论认为,一方面宇宙在膨胀,另一方面物质自发地产生出来填补真空,以至于新的星系会替代旧的。但最新的理论认为,新产生的恒星等一般因星系之间撞击所致,並且这种撞击已很罕见了。那么宇宙中仍然存在大量气体等星云物质,如果它们不再产生新的恒星等,那么它们将会产生什么?请指正。

2019-10-14


手机用户54578927414


宇宙不是物体,它是时间和空间的代明词,宇宙是有限无边的,那还叫什么宇宙,干脆把它看成物体给起个名叫张三、李四好了。宇宙绝不是一个孤立系统,也绝不是有限的,它是一个四维空间无边无际,没有开始,也绝不会结束。有限无边,138亿年历史,最后多少多少年消失,这纯属胡说八道,这些人天天闲着无聊,不知道看看今天几号该干什么了,天天吃饱饭撑不住了。生存是相对的,死亡是绝对的,这是这个世界的规律,这是对具体物体而言,不是指漫无目的胡扯。 我们人类不过是宇宙中,适当的时候,适当地点,适当的条件下产生的生命体,每一个条件都难得,不会无缘无故产生。现在人类借助几个仪器,几个思维就想把宇宙尽收眼底,把宇宙看透,想透,这完全是人类自己高高在上,不知道天高地厚。我们的宇宙就是一个物质世界,物质之间只能相互转化,绝不会无缘无故消失,也不会无缘无故的产生。我们的地球在宇宙中连一粒灰尘也算不上,人们看到的情景微不足道,就好比井底之蛙以为天就那么大,给自己带来无知的烦恼。就好比自恋人太把自己看得不得了,自恋的几斤几两都不知道了。 现在国外真正的科技人才也不会胡言乱语,人家说的每一句话都是有根据的。如今我们有些人看到的都是国外坑蒙拐骗,上窜下跳糊弄人的把戏,优点看不到,缺点捧上天。 宇宙永远都不会有消亡的那一天,有机生命和无机生命遍地开花,代代往下传。没有人类地球还是地球,没有地球宇宙还是宇宙,一切都会一如既往的向前发展


海阔天空125


核聚变如果是不可灭的,那么宇宙是否最终也会被消耗完毕?

我认为,题主对这个问题的提法,是不符合唯物论和自然辩证法的科学理论的。举一个普通的例子,足以证明此提法的谬误。

当锅里的水被蒸发干了以后,变成了水蒸气向空中扩散,上升到空中变成云,遇冷后变成雨☔️,再降落到地面上又变成水,这一过程不断地转环变化,但最终还是保存着水的成分。

从以上的例子中可以看出,宇宙中的一切物质,都是在不断的运动中进行变化,但在变化中又不断地以自身的结构分子形式进行再重新组合,变成新的生命体。但所不同的是,由于时空的变化及各种物质的生命周期长短不同,他们重新生成的时,空便会千变万化,让人产生目花缭乱的感觉,而水的再生成形式是在人类生存的地球上,而地球与整个宇宙比较,实在显得太渺小了,所以这一变化,人类就很容易体会到而不会产生怀疑。

究竟核聚变会不会和水一样进行转环再生呢?小可认为,答案是肯定的,但它的时、空差别有所不同罢了。就拿离我们最近的太阳来说吧,它每天释放的热量和光,都是通过核聚变而产生的,它一边然烧核能,一边也同样积集宇宙中的核能,但燃烧的核能远比积集的能量要大,不能及时补充燃烧掉的核能,最终当它燃烧到剩下10%的时候,便变成核裂变,变成黑洞,整个太阳的核能便被燃烧殆尽,但它又会象锅里的水一样,它又会在宇宙的另一个时空再次生成,所不同的是,它的再生时间比水要漫长很多很多,它的范围要比水生成的空间不知要大不知多少倍,而且可知可见度要渺茫得多。

✍至于宇宙是否会最终被消耗完毕,这个问题,小的认为不会。理由是,按唯物论的观点是,整个宇宙是由可知的,不可知的,可见的,未可见的,消耗中的,不断积集生成中的一切物质组成,它不断地在运动,变化,消亡,再生,它的生命力是强大的无限的。如果说,宇宙消亡了,那么消亡后的宇宙又是什么呢?还不是又是另一个新的宇宙,就象水一样,水、水汽,空气、白云,霜,雪、冰、雾,雨,最终又转环成水,这就是一切物质变化存在的规律,这是恒古不变的,是不以人们的意识为转移的,就使人类不再存在,物质也会永远地存在。

以上所论,只能代表本人观点,如有谬误或不足之处,敬请大神们赐教及斧正。谢谢!

🙏🙏🙏











邓工280


恒星是是宇宙中有生命的天体。为什么会这么说呢?当恒星的内部开始核聚变反应之后,恒星的生命就开始了;但是随着恒星内部的核聚变反应的结束,恒星的漫长的一生就结束了。从这个角度来看恒就像是有生命一样。恒星最终都熄灭了,宇宙也是否就此完结了呢?

图示:恒星生命的结束——超新星爆炸

这是一个让人感到绝望的宇宙命运话题。关于宇宙的最终命运科学界有众多推论,但是有一种推论引起了科学界和哲学界的持续不断的争论。这就是宇宙的“热寂说”。这个问题提到的最终结果就是宇宙“热寂说”预测的宇宙命运。

那么宇宙热寂说对宇宙的最终命运做了什么样的宣判呢?宇宙热寂说是根据热力学第二定律做出的宇宙命运的推论。这个理论认为,如果将宇宙看做是一个孤立的系统,宇宙的熵会趋向极大,宇宙会变得越来越无序。最初的宇宙是有序的。但是随着时间的推移,越拉越多的恒星产生了,又消亡了。最重宇宙中的能够产生恒星的物质被消耗殆尽。宇宙的造星时代结束,宇宙开始变得黑暗起来,随着宇宙中最后一颗恒星的熄灭,宇宙进入到了黑暗时期。

图示:恒星诞生初期

热寂后的宇宙是一种永恒的死亡状态,没有重生。那时候的宇宙没有星光,一片黑暗,没有物质,一片虚无。时间已经失去的存在的意义。虽然我们现在距离那个时候还非常非常的遥远,但是想想还是有一种莫名的恐惧和绝望的感觉涌上心头。

图示:热寂后的宇宙

当然,宇宙热寂说只是众多关于宇宙命运推论中的一个。这个说法是最富有争议的。关于宇宙的最终命运的推论有很多种。不管哪种推论都是科学家根据现有的知识做出的推断,至于宇宙真实最终的命运如何?它有没有终点?我们现在无从而知。


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