據說宇宙最後所有的元素都會變成鐵,這是為什麼?

講科學堂


這只是科學家的一種猜測,基於現在的科學成果做的推測。恆星核聚變只能夠到鐵-56,其它重元素是在超新星爆發、中子星合併等暴烈的天文事件中誕生,但是重元素也不穩定,也會向穩定的鐵-56進行裂變,最終都是鐵-56,簡單說就是這些粒子總有著向著穩定的方向演化的趨勢。

按道理說,宇宙大結局之前都是鐵元素,但是我們還知道質子衰變,這是一個假想猜測中的粒子衰變,質子衰變的週期相當漫長,漫長到可以認為它不會衰變,如果宇宙真的能夠等到那一天,也就是質子全部衰變的那一天,那麼宇宙中將都是光子、輕子等基本粒子。

不過,現在誰都無法知道宇宙的演化方向會最終朝向哪裡,宇宙是否是循環的,宇宙是否會一直膨脹直到熱寂,誰都說不準,試想一下,百萬億年之後的事情,憑現代的人類科技能知道?

個人淺見,歡迎評論!


一枚遊戲科幻迷


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。


火星一號


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


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


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


這個說法來源於巨大恆星的壽命終結於鐵。和太陽不同,巨大恆星的內部會不斷的一層一層的聚變下去,最外層是氫,然後是氦然後是鋰以此類推。由於巨大的萬有引力導致足夠大的壓力使得兩個原子可以克服相互排斥,產生核聚變,形成新的元素並釋放巨大能量。核聚變釋放的能量一方面與萬有引力相互抗衡形成穩態。

然而當巨大恆星內部產生鐵元素的時候,這顆恆星將會在數秒內迎來終結。因為鐵的結合能不同於前面的很多元素,非常巨大,它會在恆星內部吸收著核聚變的能量,導致平衡破裂,強大萬有引力吸收著整個恆星不斷收縮,恆星會坍塌,吹散恆星幾乎所有物質,並留下一個密度極高的中子星。

可以說,沒有恆星能在鐵產生後任然能夠聚變。我們周圍的一切物質可能就是來源於一顆恆星的死亡。至於金銀,只是在恆星中佔有極少的存在。在成規模之前恆星就死了。

如果過了很長時間,恆星死亡吹散的物質被另一顆恆星吸收接著聚變。如此反覆,猜想最後將會是全是鐵元素的世界。

這個猜想,我是反對的,我覺得吧,應該全部吸到黑洞裡去。所有元素,所有物質,所有信息,連小的黑洞,都被吸到一個超級巨大的黑洞裡。


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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


這些都只是猜想,人類連地球上很多事都沒搞清楚,竟然去給無限宇宙下結論,這實際上是一種荒唐行為!



用戶創維


你先把木頭,水,人,動物變成個鐵試試,哪個白吃提出來,道家講萬事萬物離不開五行,也就是金木水火土,這個白吃說萬事萬物都是有金構成


高仁15


不可能,輕元素只有通過核聚變才能成為鐵元素,而且這個恆星必須比較大才行,象太陽都不行,太陽核聚變到氦元素就進行不下去了,比太陽大八倍以上的恆星才能把核聚變一直進行下去,只是到了聚變到鐵元素時,因為鐵元素太穩定,只吸收能量不放出能量,聚變就進行不下去了,恆星就會坍塌造成爆炸,這就是超行星爆發,這時候會產生很多重元素,比如金和銀


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