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整個宇宙的能量來自什么地方

來源:新能源網(wǎng)
時間:2024-08-17 14:04:44
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整個宇宙的能量來自什么地方熱心網(wǎng)友:其實這個問題到現(xiàn)在沒有答案。從宇宙誕生的大爆炸(big bang)起宇宙的形成最初三分鐘 宇宙的最初源頭是一個奇點,即所謂的“宇宙蛋”

熱心網(wǎng)友:其實這個問題到現(xiàn)在沒有答案。從宇宙誕生的大爆炸(big bang)起宇宙的形成最初三分鐘 宇宙的最初源頭是一個奇點,即所謂的“宇宙蛋”,它凝聚了所有的時空質(zhì)能,孕育著未來物質(zhì)世界的一切,包括天體和生命。大約150億年以前,宇宙蛋在一場無與倫比的大爆炸中猝然爆發(fā)。大爆炸震撼出時空,物質(zhì)世界破殼面出,宇宙史的紀元從此開始。剛剛誕生的宇宙,空間從無到有并急劇猛增,僅僅10-32秒后,就暴脹到大約1光年的直徑。在1 秒鐘時,由于大爆炸產(chǎn)生的極強高能輻身均勻地充滿整個空間,宇宙成為100億k高溫的熔爐,所有物質(zhì)被熬成一鍋基本粒子湯。緊接著,一場肆虐的原始宇宙風暴開始了,基本粒了之間發(fā)生猛烈撞擊,中了熔入質(zhì)子形成了氦核。這個過程延續(xù)了大約三分鐘,直至所有的中子消耗殆盡為止。有約22%質(zhì)量的物質(zhì)聚合成氦核,余下的物質(zhì)幾乎為沒有聚合的質(zhì)子,即氫核,僅有十萬分之幾屬于同位素氦3和氘,百億分之幾歸之于鋰。原始星云形成。星系形成 構(gòu)建原始宇宙的原生物質(zhì)(主要是約78%的氫和22%的氦)的產(chǎn)生過程,在宇宙史的最初三分鐘便告完成;在此后宇宙由于膨脹面冷卻,如此大規(guī)模的核合成過程再也不可能發(fā)生了,而小規(guī)模的核合成也只有等到恒星產(chǎn)生以后。初生宇宙的空間充斥著極強壯的高能輻射,熾熱驚人。原生物質(zhì)氫核和氦核均勻分布在整個太空,它們之間的引力微弱,遠不足以克服巨大的擴散壓力和輻射壓,因此列法凝聚成團??磥硪蚱七@種物質(zhì)均勻分布的狀態(tài),還有竺宇宙冷卻到足夠的程度。 光陰一分分,一年年地流逝著,30萬年過去,宇宙的溫度溫度隱降到了4000K,然而其均勻狀態(tài)依然如故;1000萬年過去,宇宙中高能輻射冷卻變成微波背景輻射,氫核和擬核形成了各自的原子,原子間的引力也終于戰(zhàn)勝擴散壓力和輻射壓,在它的作用下漸漸形成了一個個物質(zhì)密度較大的地區(qū),并繼續(xù)向中心收縮;原始星云就這樣形成了。在宇宙誕生1000萬年以后,由氫擬兩種元素構(gòu)成的巨大原始星云彌漫著太空,雖然非常稀薄,卻表明宇宙物質(zhì)不再處于均勻分布的狀態(tài),這預示了宇宙星光燦爛的未來。恒星形成原始星云在引力的作用下繼續(xù)向中心聚集,并因星云間的潮汐作用開始旋轉(zhuǎn),漸漸形成一雙凸透鏡的形狀。星云收縮使引力不斷增強,從而促使旋轉(zhuǎn)不斷加速,而旋轉(zhuǎn)加速又導致星云緣不穩(wěn)定,從而裂成兩個旋臂。旋臂上發(fā)生局部的凝結(jié),每個凝塊具有適當體積,可以在我們所見的恒星狹小限度內(nèi)形成恒星。 以上過程不斷進行著,整個星云最終演化成星系。宇宙中最初形成星系的時間大約是大爆炸后十億年。通過哈勃太空望遠鏡,可以發(fā)現(xiàn)在我們星系以外的遙遠空間里正在形成的其它星系,那正是幾十億年前形成這些星系的情形。目前用天文望遠鏡觀測的星系總數(shù)須以10億來計算,我們所在的銀河系只是其中的普通一員而已。這些星系都是龐大的恒星集團,且距離我們極其遙遠,因此稱之為“島宇宙”。十幾個或幾十個星系由引力維系在一起,組成星系團;隨著宇宙的膨脹,星系團間正彼此遠離。恒星的生命歷程恒星是宇宙物質(zhì)凝聚到一定程度的產(chǎn)物,它起源于旋渦星云臂上的一塊區(qū)域。在這塊區(qū)域物質(zhì)較密集的部分,由于自身的引力較強,就會使物質(zhì)聚集得更快,溫度也上升更快,旋轉(zhuǎn)得更快。這一過程逐漸加劇,當某一區(qū)域的中心溫度上升到約1000萬k時,就會引發(fā)熱瓜反應(yīng),向外發(fā)放輻射,恒星的生命歷程便開始了;而旋轉(zhuǎn)速度達到一定值時,恒星就會分裂成互相繞行的雙星或多星。 雙星(或多星)是恒星演化的正常規(guī)程,而伴有行星的單星(例如太陽)則是恒星演化中極其 罕見的事件,大約在十萬個恒星中才有一個,它的起源過程至今仍然只是一個猜想:在恒星演化的某一早期階段,兩個氣體星運行到彼此鄰近時,便產(chǎn)生了潮汐波。及至兩星接近到某一臨界距離時,這潮汐波即射出長臂狀的物質(zhì),然后再裂成具有適當大小與特性的物體,形成像地球這樣的行星。起源于原始星云中的恒星為第一代恒星,它們是由原生物質(zhì)組成的氣體星球。宇宙史紀元50億年時,第一代恒星產(chǎn)生了,它們照亮了幽暗的太空,從此一個新的宇宙時代來臨了。恒星的生命歷程恒星形成后開始進入生命周期中的氫燃燒階段,氫的原子核聚變成氦,并向外發(fā)放光和熱。當恒星中的氫消耗掉10%時就發(fā)生收縮,恒星中心部位的溫度升高到1 億k以上。同時,由于恒星內(nèi)部的活動,恒星外層被中心區(qū)域推開,膨脹的恒星變成一顆紅巨星。于是,在星球密度很大溫度極高的中心部分開始發(fā)生氦的燃燒,氦核聚變成鈹,碳和氧。這一階段一直延續(xù)到恒星中心部分的氦消耗殆盡,碳和氧所占的比例大致相等時才結(jié)束。 氦的燃燒階段結(jié)束時,星球中心區(qū)域收縮,溫度重新上升。在一些質(zhì)量足夠大(質(zhì)量至少是太陽的4倍)的恒星里,中心的溫度可以達到10億k,碳和氧的燃燒得以開始,結(jié)果形成了鈉,鎂,硅和硫等元素。當恒星中心部分的碳和氧消耗殆盡并富含硅時,便開始了硅的燃燒階段,硅轉(zhuǎn)化成硫,氬和其它一些更重的元素。如果恒星通過收縮,能使內(nèi)部溫度升到30億k左右,那么恒星便開始了它生命周期中的平衡階段,形成鐵及附近的一些元素。鐵在所有元素中,其原子核最為穩(wěn)定,因此一顆恒星能燃燒到生命的終結(jié),將形成一個鐵球,它的末日也便來臨了。垂死的恒星與自身的引力作著最后抗爭,但最終還是跌進了引力深淵之中。外圍各層數(shù)以萬億噸計的物質(zhì)以每秒幾成公里的速度朝核區(qū)坍縮,與核區(qū)發(fā)生了極為強烈的碰撞,這就是“超新星爆發(fā)”。爆發(fā)的巨大能量使恒星外圍物質(zhì)得以加熱,鐵吸收中子及能量后,在恒星熔爐的是最后階段煉出了金,鉛,鈾等更重的元素。以上過程表明目前人類所利用的核 能(確切說應(yīng)該是核裂變能)歸根到底是久遠的超新星爆發(fā)能,正如煤,石油所含的化學能是古老的太陽能一般。超新星爆發(fā)產(chǎn)生的巨大激波,將恒星外圍的物質(zhì)拋入廣闊無垠的太空;這些物質(zhì)由恒星各個燃燒階段產(chǎn)生的92種元素構(gòu)成。恒星的一生燦爛輝粕,它的光和熱孵育了生命;它亦是宇宙中神奇的煉金爐,組成我們及地球的每一個原子,都曾在那些久已熄滅的古老恒星中經(jīng)受熔煉。恒星的物質(zhì)循環(huán)第一代恒星消亡了,它歸宿于白矮星,中子星和黑洞。然而悲壯的死亡中醞釀著燦爛的新生,在它們的廢墟上將升起新一輪的恒星,一個有生命的宇宙時代即將拉開序幕。超新星爆發(fā)拋出的物質(zhì),在廣袤的星際空間漫無目的地遨游,在碰撞和輻射的作用下,被原始星支攜帶著運行。幾百萬年過去了,這些物質(zhì)因膨脹而變香稀薄,最終與原始星云混而為一了,因此宇宙中的星云不再只是由原生物質(zhì)氫和氦構(gòu)成,而是遭到重元素的污染;由開這種污染,恒星之外有了出現(xiàn)自然景觀,生命,技術(shù)和能源的可能。在宇宙史紀元100億年時,這種被“污染”的星云在引力作用下收縮,坍縮和碎裂。核子活動再度爆發(fā),第二代恒星及行星誕生了,太陽便是其中一例。這些恒星也將開始其生命歷程,最終與會因缺乏燃料而死去;它們的碎屑又與尚示聚集成恒星的原生物質(zhì)一道凝聚成下一代恒星。但這各物質(zhì)的再循環(huán)并非永無止境的,原生物質(zhì)會一點一點地并入新生的恒星,直至全部用完。當最后一代恒星走完它們的生命輪回而死亡時,宇宙永恒的長夜就來臨了。生命的形成與進化生命是宇宙物質(zhì)演化的最高級形式,也有人認為生命只是宇宙演化的副產(chǎn)物中微不足道的偶然現(xiàn)象,由于發(fā)生了種種時間和空間的巧合,才得以在地球上出現(xiàn)。的確,在宇宙中滿足生命形成與演化所必需的地方,即使不是唯有地球,也是很少的,地球所繞轉(zhuǎn)的太陽是恒星中少有的單星,例得它外圍有穩(wěn)定的生態(tài)圈存在;太陽又是第二找恒星,使得其行星從一開始形成就有生命所必需的碳,氧等重元素存在;太陽大小適宜,使它既有足夠的存在時間供生命形成與進化,又有足夠的光和熱去孵育和羊育生命,地球本身也是一個特殊的行星,它的軌道全部在太陽的生態(tài)圈內(nèi);它大小適宜,使 它的引力能保留住水和大氣,且大氣層厚薄適當,即擋掉了大多數(shù)紫外線,又不至于遮住過多的陽光;地球有較強的磁場,使生命免遭宇宙帶電粒子的致命轟擊……,總之地球在許多方面擁有得天獨厚的生命存在條件,使其成為宇宙中少有的生命家園.地球在46億年前形成后,便開始了生命形成歷程:原始地球中的無機物在太陽紫外線的作用下,形成了簡單有機物,它們通過水流匯集于海洋,在那里化合成復雜的有機物:這些復雜有機物形成生命的過程,至今仍然是個疑案,但其中必定有不計其數(shù)的巧合,在地球形成生命的過程中幸運地發(fā)生了;這樣,原始生命在地球形成15億年后出現(xiàn)了。原始生命在漫長的歲月里不斷進化:16億前有細胞核的單細胞生物出現(xiàn),7億年前多細胞生物出現(xiàn),3.7億年前陸地生物出現(xiàn),2.8億年前爬行動物出現(xiàn),1.8億年哺乳動物出現(xiàn),7000萬年前靈長目動物出現(xiàn),3500萬年削類人猿出現(xiàn),400萬直前原人出現(xiàn),50萬年削直立人出現(xiàn),直至3.5萬年前出現(xiàn)了現(xiàn)代人類;于是在宇宙史紀元150億年時,宇宙中便月了智慧生物創(chuàng)造的技術(shù)和文明.我們目前所知的生命僅限于地球生命,而科學家對地外生命和文明的樂觀估計是:僅銀河系就可能有6億個行星有生命存在,其中擁有技術(shù)和文明的的行星也多達100萬個!宇宙的終結(jié)宇宙的未來命運如何?科學家、哲學家和神學家都提出了自己的觀點。一個目前被普遍認同的觀點是:宇宙作為物質(zhì)世界的全部,也就遵守物質(zhì)自身和規(guī)律;而根據(jù)熱力學第二定律,得出的結(jié)論實在令人難以接受:宇宙將在遙遠的未來走向死亡——永恒的死亡。 設(shè)想在非常非常遙遠的未來,所有恒星因缺乏燃料而熄滅,宇宙一片黑暗。在這漆黑的浩瀚太空中,潛伏著許多帶自轉(zhuǎn)的黑洞、離散的中子星和黑矮星,另外還有一些行星級的天體,它們在引力的作用下進行著一場戰(zhàn)爭,戰(zhàn)爭的結(jié)局是星系解散了,絕大多數(shù)天體被引力彈弓拋入星系際空間,永遠漫游在膨脹著的太空中;而星系中心的黑洞取得了兼并戰(zhàn)的局部勝利,它吞并了百分之幾的天體,形成了更大的黑洞。這場戰(zhàn)爭持續(xù)時間長得超乎想象,大約是今天宇宙年齡的十億倍。 在又一段長長得超乎想象的時間里,當宇宙背景輻射由于膨脹降至足夠低的程度時,所有的黑洞最終都會在一陣快輻射中一下子化為烏有,在宇宙永恒夜幕中劃出一道道瞬現(xiàn)即逝的閃光;而其它天體也將在這漫長和時間里發(fā)生衰變而漸漸蒸發(fā),直至完全消失,變成正電子或其它粒子;宇宙變成一鍋令人難以置信的稀湯,其中有光子、中微子及數(shù)量正在逐漸減少的電子和正電子。宇宙曾經(jīng)擁有的輝煌,包括閃爍的群星及智慧生命創(chuàng)造的無數(shù)奇跡,都湮沒在這荒涼而又空虛的宇宙中,不留下任何記憶,只有時間在無休止地流逝,空間在無止境地膨脹……

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熱心網(wǎng)友:宇宙最開始,沒有物質(zhì),大爆炸后物質(zhì)由能量轉(zhuǎn)換而來(質(zhì)能轉(zhuǎn)換),當代粒子物理學告訴我們,在足夠高的溫度下(稱為“閾溫”),物質(zhì)粒子可以由光子的碰撞產(chǎn)生出來?!坑钪嬲Q生第1/10000秒(時標),溫度達幾十萬億開,大于強子和輕子的閾溫,光子碰撞產(chǎn)生正反強子和正反輕子,同時其中也有湮滅成光子,最后,有十億分之一的正粒子存留下來;】時標0.01秒溫度1000億開,小于強子閾溫大于輕子閾溫。中子與質(zhì)子不斷相護轉(zhuǎn)化,到1.09秒時,溫度100億開,質(zhì)子:中子=76:24;】時標13.82秒,溫度小于30億開,物質(zhì)被創(chuàng)造的任務(wù)完成,中子衰變現(xiàn)象出現(xiàn)。這時質(zhì)子:中子=83:17;】時標3分46秒,溫度9億開,反粒子全部湮滅,光子:物質(zhì)粒子=10億:1,中子不在衰變,質(zhì)子:中子=87:13(一直到現(xiàn)在);這時出現(xiàn)了一個非常重要的演化:由2個質(zhì)子和2個中子生成1個氦原子核,中子因受核力約束而保存下來。宇宙進入核合成時代。(如果沒有氦核產(chǎn)生,中子將全部衰變,也沒有以后其它的原子核)】時標30萬—70萬年,溫度4000—3000開,能量和物質(zhì)處于熱平衡狀態(tài)。開始出現(xiàn)穩(wěn)定的氫氦原子核,宇宙進入復合時代。在后期宇宙逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐晕镔|(zhì)為主的時代。(光子隨著溫度的降低而可以自由穿行,即今天的3開宇宙背景輻射?。繒r標4億—5億年,溫度100開。物質(zhì)粒子開始凝聚,引力逐漸增大,度過“黑暗時代”后,第一批恒星星系形成。

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熱心網(wǎng)友:一句話,能量來自物質(zhì)!

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熱心網(wǎng)友:整個宇宙都是產(chǎn)生于一個原點,所以能量也就來源于那一點現(xiàn)在的科學解釋,能量守恒定律,就是說能量永遠不變,只會轉(zhuǎn)換生生不息,循環(huán)不斷,是現(xiàn)在人們對能量的理解

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熱心網(wǎng)友:宇宙的能量來自星際物質(zhì),一位宇宙是無限大的,不會耗盡。