核聚變如果是不可逆的,那麼宇宙是否最終也會被消耗完畢?

道德專判


按照目前對宇宙終極未來的猜測來看,確實是這樣,宇宙最終也會走向終結,只不過走向終結的方式有所不同,大體可以分為三種方式:大熱寂,大崩塌和大撕裂!

由於熵增原理的存在,宇宙又是一個封閉系統,這意味著宇宙萬物的整體趨勢是熵增,也就是說萬事萬物不可避免地從有序走向無序。而恆星就是一個高度有序體,恆星不斷消耗氫燃料核聚變的過程就是走向無序的過程。

由於走向無序是不可避免的,所以終有一天我們會迎來最後一刻恆星,迎來最後一縷陽光。之後宇宙也將進入徹底的黑暗。在極其漫長的時間過後,宇宙將變得徹底無序,甚至沒有了時間的概念,一切都如此的捉摸不定!

這就是大熱寂。而如果宇宙膨脹速度越來越快,就會出現大撕裂的結果,膨脹的加速最終連最微小的微觀粒子也會被無情地撕裂!而大崩塌指的是宇宙膨脹到一定階段就開始收縮,收縮到一定程度又開始膨脹,如此反覆下去!

無論哪種結果,對於宇宙來說意味著終結,尤其是對於宇宙中的生命來說更是如此。不過無論如何,宇宙走向終結的一天非常非常遙遠,遙遠到我們無法想象的未來。以目前人類壽命和人類文明史來看,其實我們可以看做宇宙就是永恆的!

對於宇宙終極未來的預測也只是預測而已,是根據人類現有科技認知水平做出的預測。而人類相對於宇宙來說實在太渺小了,或許宇宙本身具有更加深奧的生存法則,遠遠超出了目前人類的認知和理解能力!


宇宙探索


如果宇宙一直消耗下去,最終肯定會消耗殆盡,歸於死寂。這種死法叫熱寂或者冷寂。

熱寂是根據熱力學第二定律推導的,主要意思就是宇宙作為一個“孤立系統”,熵會隨著時間的流逝而增加,有有序變得越來越無序,最終達到最大熵值,所有有效能量全部轉化為熱能,所有物質達到熱平衡,任何物質再也無法交換能量,宇宙當然就死亡了。

這種熱寂說是最早的宇宙歸宿說,但有更多爭議,而且與觀測並不相符,現在已經漸漸被拋棄。

更多被接受的說法是冷寂說。

這種個理論的意識就是宇宙現在正在高速膨脹,而且有可能會永遠的膨脹下去,各個星系和恆星都相互遠離,最終所有的恆星都消耗殆盡,而且宇宙也稀釋得無限空曠,再也沒有粒子活動,溫度降到絕對零度,宇宙死亡。

這種說法似乎與本問題相吻合。

但前提是宇宙會永遠膨脹下去嗎?宇宙能夠等到所有物質全部消耗殆盡嗎?

現在更多得有兩種說法,否定了宇宙會永遠膨脹得說法。

一種是宇宙膨脹到一定程度,會有一個臨界點,到了臨界點就會停止膨脹,而後會開始收縮,收縮到後來會越來越快,最終收縮到自己的史瓦西半徑內,無可奈何的迴歸一個奇點。

宇宙就是在這種循環往復的膨脹收縮中誕生和消亡。

還有一種是宇宙大撕裂說,是基於現在宇宙膨脹越來越快的趨勢,最終時空承受不住這種速度而被撕裂。注意,不是某個星系的撕裂,而是時空的撕裂,這種撕裂使宇宙全部的宏觀和微觀物質全部崩潰,一個基本粒子也不留存,我們現有的時空宇宙消亡。

這種撕裂說宇宙壽命是最短的。提出這個理論的美國新罕布什爾達特茅斯大學物理學家羅伯特·卡德威爾認為,宇宙大撕裂最短時間可能在未來的167億年後,他的理論是基於如下公式計算。

其中,ω是狀態方程參數,H0是哈勃常數,Ωm是宇宙中所有物質的密度的現值。這個理論的關鍵在於計算所得的ω值,當ω=-1.5時,撕裂的末日就不可避免。

當然,現在所有的宇宙死亡理論都是一個猜想,宇宙末日到底是個怎樣的終結法並無定論。但有一點早已經是科學界的共識,就是宇宙是有限的,這個有限也包括壽命,它誕生於138.2億年前,最後也終將滅亡。

生存是相對的,死亡是絕對的,這就是我們這個世界的規律。

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時空通訊


宇宙並不是永恆的

一直以來,人們都認為宇宙是永恆不變的。這樣的情況持續到了上世紀20年左右。最先是愛因斯坦在推導廣義相對論引力場方程時,他就發現,方程所表示出的是一個膨脹的宇宙。這不符合愛因斯坦自己的觀念,他認為宇宙是永恆的,於是,他給這個方程加了一個宇宙學常數,這就使得方程預言的宇宙是一個永恆穩定的宇宙。

可沒過幾年,哈勃在觀測星系時,就發現了星系紅移的現象,這說明星系在離我們遠去。這個發現讓科學家們很疑惑,隨著後來的深入研究,科學家發現,星系本身沒有在動,動的其實是宇宙的空間,也就是說,宇宙在膨脹。這和愛因斯坦一開始得到的引力場方程不謀而合。

幾乎在哈勃發現星系紅移的同時,或者說稍早一點點,有個勒梅特的人,他就提出了一個觀念,他認為宇宙有個熾熱的開端,同時也有個終局。而從哈勃的發現,我們也確實可以來聯想到,如果宇宙空間是逐漸膨脹的,那麼倒推回去,宇宙不就是起源於一個“緻密的點”麼?科學家管這個叫做

奇點

後來,科學家弗裡德曼、伽莫夫、迪克甚至包括2019年諾貝爾物理學獎獲得者皮布爾斯,他們通過已有的理論和觀測,建立了一套標準宇宙模型,預言了兩個大爆炸的證據:

  • 宇宙微波背景輻射
  • 氦原子丰度

後來,這兩個證據也都被觀測所證實。這也才使得宇宙大爆炸理論被主流科學家所承認。與此同時,宇宙微波背景輻射則成為了科學家手中的一把利劍,它可以讓科學家瞭解宇宙的過去、現在和將來。

宇宙的終局

按照目前的理論,我們知道,宇宙大爆炸的早期宇宙中充滿了光子,夸克等粒子,但沒有原子核和電子,空間的膨脹和溫度的降低,逐漸出現了質子,中子,電子。然後出現了原子核結構,最後出現了原子結構。

而我們都知道氫原子核內只有一個質子,是最容易形成的,然後是氦原子核2個質子和2箇中子,這兩個元素是元素週期表最靠前的兩個元素。因此,宇宙最最多的就是氫原子,其次是氦,其中氫原子佔到了70%以上,剩餘的基本上都是氦原子,其餘的不到1%是其他元素原子。

大概是在宇宙誕生之後的2億年,也就是距今136億年前,宇宙中的分子云在引力坍縮下,形成了恆星。恆星內核其實是在發生氫原子核的核聚變反應。(之所以是氫原子核的核聚變反應,主要是因為宇宙中含量最高的氫原子,其次氫原子核的核聚變反應條件門檻最低。)

從這時起,宇宙中的恆星大多數都是以燒氫原子核為主的,其中很多恆星就停在了這裡,沒辦法啟動氦原子核的核聚變反應,還有一小撮停在了氦原子核的核聚變反應,沒辦法繼續引發碳核聚變反應。只有很少很少的恆星可以一路核聚變到鐵,甚至是超新星爆炸。特大質量的恆星在晚年,同時在不同層面上發生核聚變反應的。最終要麼形成中子星要麼形成黑洞。

通過模型計算,我們可以得到100萬年億年後,所有的恆星都會逐漸耗盡氫原子並逐漸死去。但此時,並不是宇宙的終局,不僅不是,而且距離宇宙終局十分遙遠。

120萬億年後,宇宙中的大質量天體就會只剩下矮星、中子星和黑洞;

3*10^43年後,宇宙中的天體就會只剩下黑洞。

10^100年後宇宙中所有的黑洞會因為霍金輻射而蒸發殆盡,一切物質都會衰變成亞原子顆粒,宇宙逐漸向最後的逼近,最終走向熱寂。

以上這些,其實是有理論依據的,但是並不是說一定就會這樣,這是按照我們目前的認知得來的結果。主要依靠的就是標準宇宙學模型,其中宇宙微波背景輻射起到了決定性的作用。從這張圖中,我們可以知道宇宙目前的密度低於臨界密度。(補充一點,臨界密度是指宇宙不收縮,也幾乎不膨脹時的密度。),這也就是說,按照目前的觀測結果,宇宙是走向撕裂和熱寂的結果,這也被稱為冷死亡。而所謂的熱寂,指的就是宇宙中處處的溫度都是一致的,這導致不存在熱傳遞,也就沒信息的傳遞,宇宙陷入一篇死寂。


鍾銘聊科學


宇宙不是物體,它是時間和空間的代明詞,宇宙是有限無邊的,那還叫什麼宇宙,乾脆把它看成物體給起個名叫張三、李四好了。宇宙絕不是一個孤立系統,也絕不是有限的,它是一個四維空間無邊無際,沒有開始,也絕不會結束。有限無邊,138億年曆史,最後多少多少年消失,這純屬胡說八道,這些人天天閒著無聊,不知道看看今天幾號該幹什麼了,天天吃飽飯撐不住了。生存是相對的,死亡是絕對的,這是這個世界的規律,這是對具體物體而言,不是指漫無目的胡扯。 我們人類不過是宇宙中,適當的時候,適當地點,適當的條件下產生的生命體,每一個條件都難得,不會無緣無故產生。現在人類藉助幾個儀器,幾個思維就想把宇宙盡收眼底,把宇宙看透,想透,這完全是人類自己高高在上,不知道天高地厚。我們的宇宙就是一個物質世界,物質之間只能相互轉化,絕不會無緣無故消失,也不會無緣無故的產生。我們的地球在宇宙中連一粒灰塵也算不上,人們看到的情景微不足道,就好比井底之蛙以為天就那麼大,給自己帶來無知的煩惱。就好比自戀人太把自己看得不得了,自戀的幾斤幾兩都不知道了。 現在國外真正的科技人才也不會胡言亂語,人家說的每一句話都是有根據的。如今我們有些人看到的都是國外坑蒙拐騙,上竄下跳糊弄人的把戲,優點看不到,缺點捧上天。 宇宙永遠都不會有消亡的那一天,有機生命和無機生命遍地開花,代代往下傳。沒有人類地球還是地球,沒有地球宇宙還是宇宙,一切都會一如既往的向前發展


海闊天空125


按照目前的理論,終有一天,宇宙中的所有恆星將全部消失。宇宙最終的命運則取決於暗能量的性質,我們目前還無法確定。

核聚變最終會停止

當前的宇宙星光熠熠,我們的太陽系有太陽在照耀,銀河系有上千億顆恆星在閃爍。宇宙中的恆星之所以能夠發光,是因為它們的內部有源源不斷能量供應——核聚變。

不過,這一能源並非永恆不變的,恆星也有自己的壽命。大質量的恆星將更快地耗盡自身的能源,只能“活到”幾百萬歲而己,而小質量的恆星則可以“活到”一干億歲。當恆星中可用的核能耗盡,依照質量的不同,它們將變成自矮星、中子星或黑洞。三種恆星殘骸都沒有內部能源,白矮星和中子星會慢慢地冷卻、變暗,而黑洞則幾乎根本不輻射任何光線。

同時,新恆星還在不斷形成。老恆星在死亡的時候會把外層的大氣返還到星際空間,並與部分大爆炸留下的氣體結合形成新的恆星,繼續發光發熱。這是一種再生,當然這種再生是不完全的,在恆星再生的過程中,仍然有一部分物質會變成白矮星、中子星、黑洞、行星這類天體,於是物質將被永遠鎖在裡面,成為無法回到星際空間中去的不發光的天體。

將宇宙中的氣體全部耗盡所需的時間長得難以想象,不過,我們的宇宙不是有的是時間嗎?宇宙的氣體庫存慢慢變少,新的恆星的誕生也就變少,能夠歸還的氣體數量也會逐漸變少。

1000萬億年以後,宇宙中最終將會沒有任何恆星,整個宇宙便不再如此星光璀璨,而是進入無限的黑暗。

宇宙的最終命運

宇宙的命運取決於兩個互相對抗的力量,一種力量使得物質之間互相吸引而靠近,另一種力量使得物質之間彼此排斥而遠離,使得物質之間靠近的是萬有引力,使得它們遠離的是暗能量。

暗能量我們還完全不瞭解,我們只知道宇宙正在加速膨脹,這是暗能量乾的好事。暗能量是什麼樣的存在、它如何作用於空間的膨脹,這些問題只能交給我們的後代來解答了。宇宙的命運與暗能量的形式有關。

  • 如果暗能量不會隨著時間的變化而變化,那麼宇宙會一直這樣加速膨脹下去。大概10000億後,銀河系所在的本星系群將會合成一個星系,其他所有的星系都會以超過光速遠離我們。

  • 如果暗能量隨著時間的變化而逐漸增大,那麼宇宙會逐漸被這股力量拆散。上至星系團,下至原子核,宇宙中的一切複雜結構都會屈服於暗能量而被撕扯得四分五裂。這種結局稱為“大撕裂”。

  • 如果暗能量隨著時間越來越小,甚至變成負數的話,那麼宇宙會逐漸停止膨脹,再反轉方向開始收縮。所有星系的將會越來越凶地互相碰撞,最後所有天體將在一次大反衝中擠壓成一堆,空間與時間凝聚到一點,達到難以想像的高溫、高密度的狀態,就像大爆炸開始的瞬間那樣,然後宇宙可能還會再來一次大爆炸。這個結局被稱做“大擠壓”。

我們對暗能量還不夠了解,不知道宇宙的結局會是什麼。宇宙到底會是大擠壓、大撕裂、還是所有的星系都將永遠離開我們,還需要今後理論和觀測的新證據。


瘋狂知識點


雖然人類掌握不可控核聚變只有幾十年的歷史,但核聚變反應在宇宙中卻已經存在了上百億年


我們的太陽包括宇宙中所有恆星都是核聚變反應的產物,沒有核聚變它們便不能發光發熱,也就不能給地球上的生命提供能量,宇宙也會因此變得漆黑一片,所以說核聚變反應的重要性不言而喻。

近代以來隨著物理學的進步,人類又從以往司空見慣分現象中總結出了一大批物理定律,其中有一個定律直接告訴了我們宇宙的終極命運,那就是“熱力學第二定律”,不過它更廣為人知的名字是“熵增定律”


“熵”廣義上可以理解為一個孤立系統內的混亂程度,通俗的說如果把一間屋子比喻成一個孤立系統,那麼這個屋子越整潔其熵值就越低,越混亂其熵值就越高。然而需要注意的是“熵”的不可逆的,也就是說孤立系統內的混亂程度只會越來越高而不會自動降低。

目前而言我們的宇宙就是最大的孤立系統(我們還沒發現其他宇宙存在的證據),所以核聚變反應消耗氫元素釋放光和熱這一過程是不可逆的,因此當宇宙中已經誕生和未誕生的恆星都消耗完自身的氫元素後,宇宙便會陷入無盡的黑暗。

如今我們看到的夜空點點繁星絕大部分都是和太陽相似的恆星,它們的壽命少則幾百上千萬年,多則數千上萬億年。但不論如何只要時間足夠它們就都會死亡。所以說地球夜空中的星星也會一顆顆熄滅。

“大熱寂學說”就是基於熵增定律而產生的關於宇宙終極命運的理論,該理論認為宇宙最終命運是進入低能態,也就是除了量子層面的漲落以外整個宏觀宇宙都呈現接近接近絕對零度的一片黑暗。


宇宙觀察記錄


首先,核聚變可不可逆暫且不說,它的質量在過程中損耗了,轉化為能量了。那麼是否是宇宙的質量在逐漸減小,最後消亡呢?現有知識並不足以解答此問題,只能是猜測了。或者是哲學範疇。

個人感覺,核反應損失質量,產生能量,巨大的能量也能產生新的粒子。


張大偉94


答:事物發展有始有終,或許我們宇宙也是一樣的,宇宙中的恆星源源不斷地把輕元素聚變為重元素,如此下去遲早有核聚變燃料耗盡的一天,“熱寂說”就是描述宇宙終極命運的一種假說。


我們宇宙以非常精確和複雜的方式運轉,目前宇宙以恆星為主要天體,數億顆恆星聚集成星系,每個星系都有著獨特的形狀,其中的恆星則源源不斷地把輕元素聚變為重元素。

核物理理論表明,鐵元素是恆星進行核聚變的終極產物,因為鐵的比結合能是最低的,鐵原子核是所有原子核中最穩定的,比鐵高的重元素雖然可以在超新星爆炸中產生,但是總量並不高。

恆星就如一個“大熔爐”,氫元素在其中發生聚變,先聚變為氦元素,然後再聚變為更重的元素,當恆星剩下的氫元素再也無法維持核聚變反應時,恆星就進入了演化末期,內部由重元素構成的核心發生坍塌,外部的氫元素和氦元素擴散到宇宙空間中成為下一代恆星的原材料。


如此下去,坍塌的恆星演化為白矮星、中子星或者黑洞,而且數量越來越多,大質量恆星則越來越少,最後恆星的數量也會減少,或許有一天,宇宙中最後一顆恆星熄滅後,宇宙將進入黑暗時代,那時黑洞將成為宇宙中的主要天體。

在宇宙終極猜想中,熱寂說描述的就是這樣的宇宙結局,根據熱力學第二定律,宇宙的熵會隨著時間的流逝增加,直到宇宙熵達到最大值,所有物質將達到熱平衡,若質子半衰期不為零,那麼宇宙最終的物質將是光子和輕子。


熱寂說結合核物理理論,給出的宇宙命運假說如下:

100萬億年後,宇宙中的核燃料消耗殆盡,恆星不再產生,已產生的恆星逐漸“死去”。

1億億年後,星系解體,宇宙中以恆星殘骸和大質量黑洞為主要天體。

10^36年後,超過一半的質子發生衰變(科學研究表明質子半衰期至少為10^35年)。

10^40年後,宇宙中的天體只剩下黑洞,它們將以霍金輻射的形式逐漸蒸發掉。

10^150年後,所有黑洞蒸發殆盡,宇宙中只剩下光子和輕子,宇宙熵達到最大值。

……

以上假說,只是眾多宇宙命運假說當中的一種,目前人類對宇宙的認識還不夠透徹,比如暗物質、暗能量等還是未解之謎,這些都會影響宇宙未來的命運。


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艾伯史密斯


可控核聚變以現在的科技水平還是無法實現的,理論上講能量總有消耗完的那一天,就拿太陽做比較,眾所周知在不久的將來太陽總有一天會因為能量枯竭而演化成一顆紅巨星,這就是能量枯竭的一種表現。但是單單依靠這些並不能斷定整個宇宙的能量走向,宇宙的起源人類現在都沒有弄清楚,它的能量到底來自於哪裡?這是一個沒有答案的問題!



想要斷定宇宙會不會因為能量耗盡而枯竭,就得先找到宇宙的能量源泉來自於哪裡,最被大家所接受的就是大爆炸理論,認為宇宙的起始來源於一個能量奇點,但是這個奇點只有一個嗎?它到底蘊含多大的能量?它又為何會出現?這些都沒有準確的答案,就現在看來宇宙的能量不同於太陽,它沒有區間,那何談耗盡!


總結:核聚變是人類世界觀當中,一種十分消耗能量的轉變方式,可是你知道嗎?在整個宇宙當中,比核聚變更加強大的能量轉化方式也是有可能存在的。這些能量物質的存在形式人類還需要去探索,所以說宇宙會不會因為能量耗盡而枯竭的這個問題?我只能說在我的想象世界當中,無法想到耗盡的那一天。

以上均為個人觀點,僅供參考!(——歡迎感興趣的小夥伴在評論區寫下自己的看法)


諸葛半仙兒


核聚變如果是不可滅的,那麼宇宙是否最終也會被消耗完畢?

我認為,題主對這個問題的提法,是不符合唯物論和自然辯證法的科學理論的。舉一個普通的例子,足以證明此提法的謬誤。

當鍋裡的水被蒸發幹了以後,變成了水蒸氣向空中擴散,上升到空中變成雲,遇冷後變成雨☔️,再降落到地面上又變成水,這一過程不斷地轉環變化,但最終還是保存著水的成分。

從以上的例子中可以看出,宇宙中的一切物質,都是在不斷的運動中進行變化,但在變化中又不斷地以自身的結構分子形式進行再重新組合,變成新的生命體。但所不同的是,由於時空的變化及各種物質的生命週期長短不同,他們重新生成的時,空便會千變萬化,讓人產生目花繚亂的感覺,而水的再生成形式是在人類生存的地球上,而地球與整個宇宙比較,實在顯得太渺小了,所以這一變化,人類就很容易體會到而不會產生懷疑。

究竟核聚變會不會和水一樣進行轉環再生呢?小可認為,答案是肯定的,但它的時、空差別有所不同罷了。就拿離我們最近的太陽來說吧,它每天釋放的熱量和光,都是通過核聚變而產生的,它一邊然燒核能,一邊也同樣積集宇宙中的核能,但燃燒的核能遠比積集的能量要大,不能及時補充燃燒掉的核能,最終當它燃燒到剩下10%的時候,便變成核裂變,變成黑洞,整個太陽的核能便被燃燒殆盡,但它又會象鍋裡的水一樣,它又會在宇宙的另一個時空再次生成,所不同的是,它的再生時間比水要漫長很多很多,它的範圍要比水生成的空間不知要大不知多少倍,而且可知可見度要渺茫得多。

✍至於宇宙是否會最終被消耗完畢,這個問題,小的認為不會。理由是,按唯物論的觀點是,整個宇宙是由可知的,不可知的,可見的,未可見的,消耗中的,不斷積集生成中的一切物質組成,它不斷地在運動,變化,消亡,再生,它的生命力是強大的無限的。如果說,宇宙消亡了,那麼消亡後的宇宙又是什麼呢?還不是又是另一個新的宇宙,就象水一樣,水、水汽,空氣、白雲,霜,雪、冰、霧,雨,最終又轉環成水,這就是一切物質變化存在的規律,這是恆古不變的,是不以人們的意識為轉移的,就使人類不再存在,物質也會永遠地存在。

以上所論,只能代表本人觀點,如有謬誤或不足之處,敬請大神們賜教及斧正。謝謝!

🙏🙏🙏











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