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宇宙是怎样毁灭的

2020-08-27刘海军

科技风 2020年21期
关键词:半衰期核聚变

摘要:首次提出了宇宙中所有星体上所有物质实体的所有元素衰变为铁元素,是宇宙毁灭的观念。首次提出了宇宙中所有的星系、所有的星体都分布在一个平面上的观念。

关键词:核聚变;核裂变;衰变;半衰期

前面在《星系的演变过程》中,对于宇宙是怎样毁灭的一笔带过,这里作一个详细的叙述。

我们说过,宇宙是由无限星体和星系组成的无限多维度空间,所有星体都是空心球,其重力和排开周围的暗物质所受到的浮力相等,所以,星体可以悬浮于空中,维持本星系的平衡运行,以及整个宇宙的平衡运行。

有人可能要问,茫茫宇宙,浩瀚星空,星体的重力指向何方?

我们知道,宇宙运行的条件是对称与平衡,因此,所有星系都可能处于一个平面上,因为,低维度空间环绕其中心旋转,组成高维度空间,并且,这样的迭代是无限的,因此,无限多维度空间,即宇宙的所有星系都处于同一个平面上,每个恒星的重力都是指向本星系的中心,每个行星和卫星的重力都是指向所环绕的星体,即使宇宙不在同一个平面上,也是如此。而星体受到的浮力,总是与所受重力的方向相反的,因为星体排开周围暗物质的重力的方向和星体所受重力的方向是相同的,又因为星体的重力就是其排开暗物质的重力,星体的重力和浮力,大小相等,方向相反,无论其运行轨迹多么繁复,总是与本星系的其他星体保持平衡运行,与其他维度的星系保持平衡运行,永远稳定地悬浮于空中。

而这种平衡条件一旦破坏,即星体受到的浮力不再等于其重力,星系就会瞬间坍塌,随之而来的是,整个宇宙就会瞬间坍塌。

星体的这种平衡条件会打破吗?

答案是肯定的,因为物质是运动的,发展的,变化的,不是一成不变的。

这种平衡条件是怎样打破的呢?

在古代,不论是东方还是西方,都有无数的人一辈子都在苦苦地迷恋着“点石成金”之术,他们希望能把普通的矿石变成黄金,并为此付出了难以言表的代价,结果当然是徒劳无功、望洋兴叹了,因为他们根本不知道,一种物质要想变成另一种物质,必须是原子核发生了变化才行。不过,类似于“点石成金”的事情,在自然界中所有物质实体的所有元素中,却一直都在默默地进行着,这就是元素的“衰变”。

我们知道,自然界的物质都是由不同的元素构成的,元素会发生衰变,原子序数大的会发生核裂变反应,裂变成序数较小的元素,同时放出能量;原子序數小的会发生核聚变反应,聚变成序数较大的元素,同时放出能量。并且,这两种情况都是连续的,即裂变生成的元素,在放出能量的作用下,可以继续裂变;聚变生成的元素,在放出能量的作用下,可以继续聚变。不过,核聚变反应与核裂变反应是不可能无限进行下去的,核聚变反应,随着原子序数的不断增加,会变得越来越困难;核裂变反应也一样,随着原子序数的不断减少,也会变得越来越困难。两者之间有一个临界值,这个临界值就是铁元素。

当核裂变或者核聚变反应进行到铁元素的时候,反应也就停止了,因为铁元素如果发生聚变或者裂变就再也不能释放能量了,反而要从外界汲取能量,没有能量的推动,裂变和聚变反应当然就无法进行下去了。

在自然界天然存在的元素中,有一些能自动发生衰变,并放出能量,这些元素统称为放射性元素或放射性物质。

原子核是一个量子体系,核衰变是原子核自发产生的变化,它是一个量子跃迁过程,它服从量子统计规律。对任何一个放射性元素,它发生衰变的精确时刻是不能预知的,但作为一个整体,衰变的规律十分明确。若在DT时间间隔内发生核衰变的数目为DN,它必定正比于当时存在的原子核数目N,显然也正比于时间间隔DT。衰变不受任何条件的影响,它是物质特有的性质。

放射性元素在衰变过程中,该元素的原子核数目会逐渐减少,衰变至只剩下原来质量一半所需的时间称为该元素的半衰期。每种放射性元素都有其特定的半衰期,由几微秒到几百万年不等。

衰变是微观世界里原子核的行为,而微观世界规律的特征之一在于“单个的微观世界是不可预测的”,即对于一个特定的原子,我们只知道它发生衰变的概率,而不知道它将何时发生衰变。然而,量子理论可以对大量原子核的行为做出统计预测。放射性元素的半衰期,描述的就是这样的统计规律。

放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的,跟原子所处的化学状态及核外部条件都没有关系。一种放射性元素,不管它是以单质的形式存在,还是与其他元素形成化合物,或者对它施加压力、提高温度,都不能改变它的半衰期。这是因为压力、温度和与其他元素的结合等,都不会影响原子核的结构。

所以,任何物质实体里的任何元素,都会各自按照自己的半衰期,自行衰变,宏观上,丝毫不受其物理和化学的组成和结构的任何影响。

通常衰变所产生的产物同样具有放射性,因此会有一连串的衰变过程,直至该原子衰变成另一稳定的原子。

理论上,在遥远未来的某一时刻,宇宙中的所有元素,有可能都会转变成铁元素,准确的说是铁56。

热力学第二定律表明,作为孤立系统的宇宙,它的熵始终在增加,即混乱度会越来越高,有用能会越来越少,这就是熵增原理。基于这种原理,宇宙中的总熵终有一天会达到最大值,宇宙万物处于热平衡,这就是宇宙的最终结局——热寂。

在宇宙演化到热寂结局的过程中,宇宙中的所有元素都将会转化为铁元素。因为在这些元素中,铁56的比结合能最大,原子核最为稳定,熵值最大。

因此,在量子隧穿效应的作用下,比铁轻的元素会发生核聚变形成铁56,比铁重的元素会发生核裂变形成铁56,所以宇宙中所有元素最终都会转变成铁56,使得宇宙的熵达到极大值。

就是说,我们的宇宙的所有星体都在慢慢地发生着铁化,那么在所有星体上的所有物质实体的所有元素铁化的同时,还有什么变化呢?

根据四大守恒定律,质量是不会变化的,再根据牛顿定律,重量也不会变化,这样质量比铁小的元素,铁化后,体积会减小;质量比铁重的元素,铁化后,体积会增大,任何星体都是这样的。只要有一个星体,铁化的结果,体积减小和增加的抵消平衡破坏,所在星系的运行平衡就会破坏,瞬间,该星系坍塌,随之而来的是,整个宇宙坍塌。旧的宇宙毁灭了,新的宇宙又诞生了。

可见,宇宙和世界万物一样,都会遵循辩证唯物主义的运动、发展和变化的规律,是生生息息、循环往复、绵延不已的。

参考文献:

[1]中国社会科学院语言研究所词典编辑室.现代汉语词典(第5版)[K].北京:商务印书馆,2005.

[2]中国大百科全书出版社编辑部.中国大百科全书[K].北京:中国大百科全书出版社,1990.

[3]辞海编辑委员会.辞海[K].上海辞书出版社,1999.

作者简介:刘海军(1965—),男,山西昔阳人,高级工程师,1986年广州华南理工大学化学系毕业后分配到山西省化工研究所工作至今,山西省化工研究所对外交流部科室,从事橡塑助剂英语编译。

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