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化学元素是怎样产生的?

宇宙中所有的化学元素在地球上都能找到。宇宙的成长,就是重元素的增加。所有的元素都是恒星用氢元素制造出来的。

电影流浪地球就是讲的太阳氦闪。太阳的引力使得氢元素被聚变为氦元素,这个过程有7‰的质量转化为能量,太阳才发出光和热。当氢元素被消耗殆尽时,太阳的引力将引发比氢元素更重的氦元素的聚变,形成碳元素,这就是氦闪。这就等于在太阳中心又出现了一个新的小太阳,这个小太阳会把外面的太阳顶出去。太阳变成了红巨星。它的半径会迅速增大,将水星,金星,地球,火星统统吃到肚子里。一个垂死的太阳热度不但不会降低,相反还会把几亿公里的范围变成火海!

但是我们的太阳质量不够大,并不足以引发碳聚变,所以最后的太阳在燃烧完氦元素时,只能忍受引力的塌缩,安静的变成一颗白矮星。太阳也会死!

恒星按死亡方式分两种,一种是小于太阳8倍质量的恒星,另一种是不小于太阳8倍质量的恒星。前一种质量不够,不足以使核聚变一往无前,只能能制造十来种元素,然后和太阳一样忍受引力的塌缩,安静的变成白矮星。后一种能够让核聚变一往无前,就像洋葱一样,一层层的聚变出新的元素,当聚变到铁元素时就无法在释放能量,恒星因为失去核心能量的支撑而瞬间崩塌,在这塌缩的瞬间挤压中,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将所有的元素抛洒出去,这就是超新星爆发。

在以后得岁月,超新星爆发的物质元素慢慢聚合,只要条件满足,就会重新演化出新的恒星和合适的重元素行星。我们就是这样出现的。

元素的合成也是一个能量质量转化的过程。铁之前的元素,它们在聚变时,会放出能量。铁之后的元素,在聚变时不仅不会放出能量,还会吸收能量,通常这种放出或吸收的能量十分巨大,只能靠超新星爆发的挤压瞬间来提供!我们人类还没有能力提供如此之大的能量。而铁元素也是分界线元素,它的聚变不会释放能量。所以轻元素释放能量靠聚变,典型的应用就是氢弹。重元素释放能量靠裂变,典型的应用就是原子弹。

元素的号码越大,代表它的原子核核内质子数越多。而质子都是带正电的,把这些原本相互排斥的质子牢固束缚在一起靠的是原子核的强力。强力是宇宙四种基本力中最可怕最强大的力量,可惜它的作用半径太小了,只有原子核半径那么大。这就不难理解为什么号码越大的元素越不稳定了,核内质子数量越多,质子间的电磁排斥力就越强,强力就相较变得越弱。当强力不足以克服质子间的电磁排斥力时,原子就四分五裂了。所以,元素的号码不可能无限增大,越大号码的元素也越不稳定。

至于强力是怎么形成的?目前较为公认的假说是核内胶子的缠绕,是快速运动的胶子把质子捆绑在一起的。不过当前的科技还远没有达到能够理解强力之谜的程度。

我们的地球就是宇宙的缩影,宇宙中的一切元素,我们都能在地球上找到或制造出来,因为元素本身就是以核内质子数来定义的。

虽然,宇宙之大已经到了“一切皆有可能”的地步,但是宇宙制造重元素的逻辑是没有问题的。尽管在诸如黑洞这类诡异的特殊天体中,我们还不知道它的事件视界之内到底有什么,是什么?但是即便是有什么,也不是元素的概念了。

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