講科學堂

鐵是單位質量原子勢能最小的元素，因此不可能發生熱核反應。因此，恆星中核能的釋放以鐵而結束。然而，在恆星之外，天然放射性並不能把一切都變成鐵。除了鐵，還有許多其他的衰變產物是穩定的，至少在10^32年左右的時間上是如此。此外，比鐵輕的原子核不能衰變為鐵，即使它在能量上是有利的。相反，它們必須與其他原子核融合才能這樣做。而且，只有在恆星中才會發生(在高溫下)。

在10^32年的時間之外，原子核中的質子和中子本身可能會衰變，從而產生光子和中微子。這些可能是最終產品。

此外，已觀察到鉛-208擁有最重的穩定原子核，因此通常是比它重的原子核衰變的終點。這並不意味著它是最穩定的。

比鐵輕的原子核永遠不會變成鐵，除非它們存在於能夠將較輕元素融合成鐵的大質量恆星中。這隻發生在質量大於大約8個太陽質量的恆星中。比鐵重的原子核目前只被認為是由超新星事件產生的。它們絕不會因為恆星的聚變而發生，因為它們是吸熱反應(淨能量吸收)。

軍機處留級大學士

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。

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。

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。

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......

種植恆星

據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵，那不是老了都變成鐵，變成“老鐵”。難道老鐵真的是並非浪得虛名？

科學的解釋是：雖然在所有的元素中，鐵56的結合能最大，最穩定，最不容易發生核反應，但鐵元素並非宇宙的最終歸宿。

一、從宇宙的演化角度來看，鐵核恆星多是無法穩定存在的。

1、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作嫁衣裳。

2、超大質量恆星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。

3、或者恆星質量再足夠大，引力塌縮直接形成黑洞。

但中子星和黑洞，均不是以質子數概念的元素形式存在。

二、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”。

那時，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。

科學Science

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。

▲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。

▲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。

▲“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。

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。

▲超新星也是重元素的製造工廠。

魯超

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。

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。

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。

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。

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科學探索菌

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。

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。

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。

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。

科學認識論

從理論上可以解釋宇宙中所有元素最終都將變成鐵-56.

在整個元素週期表中，元素按質子數從小到大排列，鐵是第二十六號元素。在所有的元素中鐵56的結合能最大，最穩定。簡單的說元素週期表中排在鐵元素前邊的通過核聚變變成鐵56，排在鐵元素後邊的經核裂變變成鐵56。而鐵56因結合能最大，無論是核聚變還是核裂變都需要巨大的能量，無論是人力還是自然都難以提供。

根據熱力學第二定律，一個孤立的系統熵會隨著時間而增大（有序變無序），最終宇宙熵變成最大值達到熱寂的狀態，這也是科學家對於宇宙終極命運的一種假說。而量子穿梭效應的存在會導致的質子數小於鐵的物質核聚變融合成鐵56，而自發裂變和核衰變也會使質子數大於鐵的物質衰變成鐵56。但是這個時間是10^1500年之後。

以上的前提是假設質子壽命為無限

如果質子的壽命也是有限的，最終所有的元素（主要是鐵56）都將發生質子衰變，最終所有的元素都將變成輕子和光子。但是這個時間將會更長，遠遠超過所有元素都變成鐵56的時間。當然上邊的質子衰變目前來看只是一種假說，在宇宙中尚未發現這種現象。

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科學黑洞

所有元素變成鐵，是基於鐵原子核（鐵-56）的結合能最大，原子核最穩定這一事實依據提出來的。推倒過程大致如下：

根據熱力學第二定律，能量會自發從高往低的地方傳遞，直到二者沒有能量差。所以如此來說，我們的宇宙能量最終也會平均化，即整個宇宙能量都是相等的。而鐵原子核作為能量最低的原子核，理論上所有的物質最終都需要變成鐵原子核才能夠完全平均宇宙的能量，且保持一個最穩定的物質形態。

上述描述看似有理有據，但其實宇宙中所有元素並不會變成原子。宇宙中分子、原子都是無窮無盡的，兩個原子在一起並不會自發聚變或者鐵以上元素裂變，然後變成鐵。聚變是首先需要巨大能量提供的，沒有一定的條件，根本無法發生聚變。另外，雖然鐵原子核很穩定，但其實鐵元素並不穩定，其電子的活潑性很高，所以很容易失去電子。這樣的話，熱力學第二定律怎麼可能讓全宇宙的元素變成鐵呢。

比如金子，我看就算宇宙的滅亡了，金子它依然是金子，不會變成其它物質。

科學探秘頻道

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。

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。

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。

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。

鏡像科普

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。

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。

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。

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。

關鍵字: 最終 科學 宇宙