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宇宙是怎樣毀滅的

2020-08-27 08:17劉海軍
科技風(fēng) 2020年21期
關(guān)鍵詞:半衰期核聚變

摘要:首次提出了宇宙中所有星體上所有物質(zhì)實體的所有元素衰變?yōu)殍F元素,是宇宙毀滅的觀念。首次提出了宇宙中所有的星系、所有的星體都分布在一個平面上的觀念。

關(guān)鍵詞:核聚變;核裂變;衰變;半衰期

前面在《星系的演變過程》中,對于宇宙是怎樣毀滅的一筆帶過,這里作一個詳細(xì)的敘述。

我們說過,宇宙是由無限星體和星系組成的無限多維度空間,所有星體都是空心球,其重力和排開周圍的暗物質(zhì)所受到的浮力相等,所以,星體可以懸浮于空中,維持本星系的平衡運行,以及整個宇宙的平衡運行。

有人可能要問,茫茫宇宙,浩瀚星空,星體的重力指向何方?

我們知道,宇宙運行的條件是對稱與平衡,因此,所有星系都可能處于一個平面上,因為,低維度空間環(huán)繞其中心旋轉(zhuǎn),組成高維度空間,并且,這樣的迭代是無限的,因此,無限多維度空間,即宇宙的所有星系都處于同一個平面上,每個恒星的重力都是指向本星系的中心,每個行星和衛(wèi)星的重力都是指向所環(huán)繞的星體,即使宇宙不在同一個平面上,也是如此。而星體受到的浮力,總是與所受重力的方向相反的,因為星體排開周圍暗物質(zhì)的重力的方向和星體所受重力的方向是相同的,又因為星體的重力就是其排開暗物質(zhì)的重力,星體的重力和浮力,大小相等,方向相反,無論其運行軌跡多么繁復(fù),總是與本星系的其他星體保持平衡運行,與其他維度的星系保持平衡運行,永遠(yuǎn)穩(wěn)定地懸浮于空中。

而這種平衡條件一旦破壞,即星體受到的浮力不再等于其重力,星系就會瞬間坍塌,隨之而來的是,整個宇宙就會瞬間坍塌。

星體的這種平衡條件會打破嗎?

答案是肯定的,因為物質(zhì)是運動的,發(fā)展的,變化的,不是一成不變的。

這種平衡條件是怎樣打破的呢?

在古代,不論是東方還是西方,都有無數(shù)的人一輩子都在苦苦地迷戀著“點石成金”之術(shù),他們希望能把普通的礦石變成黃金,并為此付出了難以言表的代價,結(jié)果當(dāng)然是徒勞無功、望洋興嘆了,因為他們根本不知道,一種物質(zhì)要想變成另一種物質(zhì),必須是原子核發(fā)生了變化才行。不過,類似于“點石成金”的事情,在自然界中所有物質(zhì)實體的所有元素中,卻一直都在默默地進(jìn)行著,這就是元素的“衰變”。

我們知道,自然界的物質(zhì)都是由不同的元素構(gòu)成的,元素會發(fā)生衰變,原子序數(shù)大的會發(fā)生核裂變反應(yīng),裂變成序數(shù)較小的元素,同時放出能量;原子序數(shù)小的會發(fā)生核聚變反應(yīng),聚變成序數(shù)較大的元素,同時放出能量。并且,這兩種情況都是連續(xù)的,即裂變生成的元素,在放出能量的作用下,可以繼續(xù)裂變;聚變生成的元素,在放出能量的作用下,可以繼續(xù)聚變。不過,核聚變反應(yīng)與核裂變反應(yīng)是不可能無限進(jìn)行下去的,核聚變反應(yīng),隨著原子序數(shù)的不斷增加,會變得越來越困難;核裂變反應(yīng)也一樣,隨著原子序數(shù)的不斷減少,也會變得越來越困難。兩者之間有一個臨界值,這個臨界值就是鐵元素。

當(dāng)核裂變或者核聚變反應(yīng)進(jìn)行到鐵元素的時候,反應(yīng)也就停止了,因為鐵元素如果發(fā)生聚變或者裂變就再也不能釋放能量了,反而要從外界汲取能量,沒有能量的推動,裂變和聚變反應(yīng)當(dāng)然就無法進(jìn)行下去了。

在自然界天然存在的元素中,有一些能自動發(fā)生衰變,并放出能量,這些元素統(tǒng)稱為放射性元素或放射性物質(zhì)。

原子核是一個量子體系,核衰變是原子核自發(fā)產(chǎn)生的變化,它是一個量子躍遷過程,它服從量子統(tǒng)計規(guī)律。對任何一個放射性元素,它發(fā)生衰變的精確時刻是不能預(yù)知的,但作為一個整體,衰變的規(guī)律十分明確。若在DT時間間隔內(nèi)發(fā)生核衰變的數(shù)目為DN,它必定正比于當(dāng)時存在的原子核數(shù)目N,顯然也正比于時間間隔DT。衰變不受任何條件的影響,它是物質(zhì)特有的性質(zhì)。

放射性元素在衰變過程中,該元素的原子核數(shù)目會逐漸減少,衰變至只剩下原來質(zhì)量一半所需的時間稱為該元素的半衰期。每種放射性元素都有其特定的半衰期,由幾微秒到幾百萬年不等。

衰變是微觀世界里原子核的行為,而微觀世界規(guī)律的特征之一在于“單個的微觀世界是不可預(yù)測的”,即對于一個特定的原子,我們只知道它發(fā)生衰變的概率,而不知道它將何時發(fā)生衰變。然而,量子理論可以對大量原子核的行為做出統(tǒng)計預(yù)測。放射性元素的半衰期,描述的就是這樣的統(tǒng)計規(guī)律。

放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身的因素決定的,跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)及核外部條件都沒有關(guān)系。一種放射性元素,不管它是以單質(zhì)的形式存在,還是與其他元素形成化合物,或者對它施加壓力、提高溫度,都不能改變它的半衰期。這是因為壓力、溫度和與其他元素的結(jié)合等,都不會影響原子核的結(jié)構(gòu)。

所以,任何物質(zhì)實體里的任何元素,都會各自按照自己的半衰期,自行衰變,宏觀上,絲毫不受其物理和化學(xué)的組成和結(jié)構(gòu)的任何影響。

通常衰變所產(chǎn)生的產(chǎn)物同樣具有放射性,因此會有一連串的衰變過程,直至該原子衰變成另一穩(wěn)定的原子。

理論上,在遙遠(yuǎn)未來的某一時刻,宇宙中的所有元素,有可能都會轉(zhuǎn)變成鐵元素,準(zhǔn)確的說是鐵56。

熱力學(xué)第二定律表明,作為孤立系統(tǒng)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。基于這種原理,宇宙中的總熵終有一天會達(dá)到最大值,宇宙萬物處于熱平衡,這就是宇宙的最終結(jié)局——熱寂。

在宇宙演化到熱寂結(jié)局的過程中,宇宙中的所有元素都將會轉(zhuǎn)化為鐵元素。因為在這些元素中,鐵56的比結(jié)合能最大,原子核最為穩(wěn)定,熵值最大。

因此,在量子隧穿效應(yīng)的作用下,比鐵輕的元素會發(fā)生核聚變形成鐵56,比鐵重的元素會發(fā)生核裂變形成鐵56,所以宇宙中所有元素最終都會轉(zhuǎn)變成鐵56,使得宇宙的熵達(dá)到極大值。

就是說,我們的宇宙的所有星體都在慢慢地發(fā)生著鐵化,那么在所有星體上的所有物質(zhì)實體的所有元素鐵化的同時,還有什么變化呢?

根據(jù)四大守恒定律,質(zhì)量是不會變化的,再根據(jù)牛頓定律,重量也不會變化,這樣質(zhì)量比鐵小的元素,鐵化后,體積會減小;質(zhì)量比鐵重的元素,鐵化后,體積會增大,任何星體都是這樣的。只要有一個星體,鐵化的結(jié)果,體積減小和增加的抵消平衡破壞,所在星系的運行平衡就會破壞,瞬間,該星系坍塌,隨之而來的是,整個宇宙坍塌。舊的宇宙毀滅了,新的宇宙又誕生了。

可見,宇宙和世界萬物一樣,都會遵循辯證唯物主義的運動、發(fā)展和變化的規(guī)律,是生生息息、循環(huán)往復(fù)、綿延不已的。

參考文獻(xiàn):

[1]中國社會科學(xué)院語言研究所詞典編輯室.現(xiàn)代漢語詞典(第5版)[K].北京:商務(wù)印書館,2005.

[2]中國大百科全書出版社編輯部.中國大百科全書[K].北京:中國大百科全書出版社,1990.

[3]辭海編輯委員會.辭海[K].上海辭書出版社,1999.

作者簡介:劉海軍(1965—),男,山西昔陽人,高級工程師,1986年廣州華南理工大學(xué)化學(xué)系畢業(yè)后分配到山西省化工研究所工作至今,山西省化工研究所對外交流部科室,從事橡塑助劑英語編譯。

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