宇宙中所有的化學元素在地球上都能找到。宇宙的成長,就是重元素的增加。所有的元素都是恒星用氫元素制造出來的。
電影流浪地球就是講的太陽氦閃。太陽的引力使得氫元素被聚變?yōu)楹ぴ?,這個過程有7‰的質量轉化為能量,太陽才發(fā)出光和熱。當氫元素被消耗殆盡時,太陽的引力將引發(fā)比氫元素更重的氦元素的聚變,形成碳元素,這就是氦閃。這就等于在太陽中心又出現(xiàn)了一個新的小太陽,這個小太陽會把外面的太陽頂出去。太陽變成了紅巨星。它的半徑會迅速增大,將水星,金星,地球,火星統(tǒng)統(tǒng)吃到肚子里。一個垂死的太陽熱度不但不會降低,相反還會把幾億公里的范圍變成火海!
但是我們的太陽質量不夠大,并不足以引發(fā)碳聚變,所以最后的太陽在燃燒完氦元素時,只能忍受引力的塌縮,安靜的變成一顆白矮星。太陽也會死!
恒星按死亡方式分兩種,一種是小于太陽8倍質量的恒星,另一種是不小于太陽8倍質量的恒星。前一種質量不夠,不足以使核聚變一往無前,只能能制造十來種元素,然后和太陽一樣忍受引力的塌縮,安靜的變成白矮星。后一種能夠讓核聚變一往無前,就像洋蔥一樣,一層層的聚變出新的元素,當聚變到鐵元素時就無法在釋放能量,恒星因為失去核心能量的支撐而瞬間崩塌,在這塌縮的瞬間擠壓中,宇宙里所有的元素都被合成了,然后恒星以粉碎式的大爆炸將所有的元素拋灑出去,這就是超新星爆發(fā)。
在以后得歲月,超新星爆發(fā)的物質元素慢慢聚合,只要條件滿足,就會重新演化出新的恒星和合適的重元素行星。我們就是這樣出現(xiàn)的。
元素的合成也是一個能量質量轉化的過程。鐵之前的元素,它們在聚變時,會放出能量。鐵之后的元素,在聚變時不僅不會放出能量,還會吸收能量,通常這種放出或吸收的能量十分巨大,只能靠超新星爆發(fā)的擠壓瞬間來提供!我們人類還沒有能力提供如此之大的能量。而鐵元素也是分界線元素,它的聚變不會釋放能量。所以輕元素釋放能量靠聚變,典型的應用就是氫彈。重元素釋放能量靠裂變,典型的應用就是原子彈。
元素的號碼越大,代表它的原子核核內質子數(shù)越多。而質子都是帶正電的,把這些原本相互排斥的質子牢固束縛在一起靠的是原子核的強力。強力是宇宙四種基本力中最可怕最強大的力量,可惜它的作用半徑太小了,只有原子核半徑那么大。這就不難理解為什么號碼越大的元素越不穩(wěn)定了,核內質子數(shù)量越多,質子間的電磁排斥力就越強,強力就相較變得越弱。當強力不足以克服質子間的電磁排斥力時,原子就四分五裂了。所以,元素的號碼不可能無限增大,越大號碼的元素也越不穩(wěn)定。
至于強力是怎么形成的?目前較為公認的假說是核內膠子的纏繞,是快速運動的膠子把質子捆綁在一起的。不過當前的科技還遠沒有達到能夠理解強力之謎的程度。
我們的地球就是宇宙的縮影,宇宙中的一切元素,我們都能在地球上找到或制造出來,因為元素本身就是以核內質子數(shù)來定義的。
雖然,宇宙之大已經(jīng)到了“一切皆有可能”的地步,但是宇宙制造重元素的邏輯是沒有問題的。盡管在諸如黑洞這類詭異的特殊天體中,我們還不知道它的事件視界之內到底有什么,是什么?但是即便是有什么,也不是元素的概念了。
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