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《戰國之天下縱橫》第142章 這個答案很長 科學幻想的故事
雷雲倒是還不知道這些,畢竟消息才出去沒多久,此時,雷雲正在客廳中安排了一頓豐盛的大餐歡迎加入工學的石申。

為此雷雲還特意的請來了列子以及列子的三個徒弟,伯豐子、百豐、史疾。蕭進,腹?,公子昂,魏嗣,熊商,田因齊這幾個師兄弟。所有沒事的人全部都在座,這讓人不禁感覺很驚訝,這個石申到底是什麽人,能讓雷雲如此看重。

眾人入座之後,誰知道這喝酒沒幾杯,但畫風確變了,很快的,眾人的交流變成了研討會,也難怪。如今這幫家夥準確說已經是理科生了,那自然和文科生的詩詞歌賦,風花雪夜或者稱霸天下醉臥美人膝不同。

尤其是列子,伯豐子、百豐、史疾,蕭進,腹?,幾個人,跟著雷婉學習物理,化學,語文等等相關課程。

其實雷雲編寫的物理化學課程嚴格說和後世的根本不一樣,後世的教科書是定律結合實驗的課程,而雷雲可記不得那麽多內容,但是基本的物理,化學定律沒問題全有。

其實無非就是牛頓的經典力學定律,波義爾氣體定律,守恆律,熱力學四定律,歐姆定律,焦耳定律,電功定律,高斯定律等等吧。

不管是物理學,化學,天文學,其實準確說,都是相通的。或者說天文學之中本身就包括物理學,化學等等。

比如說,你要研究天體形成,甚至宇宙形成,那就必然涉及物質,力,元素化合物等等,所以,準確說,天文學本身就是要綜合物理學,化學,等等一系列學科。

很自然的,沒有多久,石申便融入了大家的討論,然而隨之而來的一個問題,讓雷雲始料不及,也把這頓飯吃的漫長無比。

“公子,史疾有一問想問問公子,還望公子賜教。”

“你說,你說,有什麽問題咱們討論便是。”

“公子在物理課本上有熱力定律,其一為熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體,也可以與機械能或其他能量互相轉換,但是在轉換過程中,能量的總值保持不變。”

“其二為不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響,或不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響,或不可逆熱力過程中熵的微增量總是大於零。”

“其三為熱力學系統的熵在溫度趨近於絕對零度時趨於定值。”

“史疾不解之處在於,何為熵,何為絕對零度?”

“這個怎麽說啊。。。。。絕對零度好說,零下兩百七十三度點一五度,便是絕對零度。在這種溫度計下,所有的物質都會被封凍,沒有了任何內部的動能。粒子也不例外。包括電子都會被凍住,因此,在這種溫度下,無法產生電流。發電機也不會發電,金屬也無法導電。”

“額。。至於熵,其實熵就是一個概念,這個解釋也有很多,但簡單易懂的說,比如說人從誕生到成長,再到衰老死亡,其實就是一個熵增加的過程。”

“當熵不能在增加了,這人的壽命也就終結了。與之類似的還有煤炭的燃燒,其實也就是熵增加的過程,燃燒的煤炭將熱能傳遞給外界,最後燃燒殆盡,熱能也完全散發。”

“這裡可以理解為,煤炭本身是有序的,熱能儲存其中。隨著燃燒,變成了灰燼,其中所儲存的能量也從有序的煤,變成了無序的熱能散發到了空氣中。”

“因為你無法再將彌散與空氣中的熱能收回,所以,這裡便是熵增加的過程。也是熱能從有序到無序的過程。”

“這世間萬物的從生到死,

其實就是熵增加的過程。熵隨著時間而增加,時間不可逆,所以,熵增也不可逆。”“當然,有熵增,自然就有熵減,熵減是說熱能從無序變成有序的狀態,物質系統有序化、組織化、複雜化狀態的一種量度。”

“比如說生命誕生之時,植物發芽之時,在化學中,新的化合物被創造的時候,這個過程,就是熵減過程,但這個熵減,之時暫時性的。”

“比如說樹木利用光進行光合作用生長,開始樹木只是幼苗,它吸收陽光,水和土壤中的養分,合成纖維素,木質素,讓自己成長為大樹。”

“那麽它吸收的陽光,便是來自與太陽熵增的過程中傳遞出的無序熱量,但樹木將其轉化為有序的能量儲存了起來,看上去,這是熵減沒問題。”

“但是,樹木生長總有停止的之後,樹木也有老去的時候,也就是說,樹木生長的過程中也存在熵減大於熵增,熵減與熵增平衡,但最後,必然是熵減小於熵增,樹木也就死亡了。”

“所以,總體說,世間萬物都可以在一定的時間內達到熵減的狀態,也就是有效的利用周圍比自己溫度高的無序能量,但總體說,因為壽命的限制,其實還是熵增。總體來看,符合熱力第二和第三定律。”

“公子,那這我就理解了,可那咱們造出的機器,比如說發電機,那不就是利用磁力來發電,可不可以理解這就是熵減?”

“不,不能這樣理解,因為發電機並不能完全將磁力轉化成電能,它本身也在這個過程中發熱,也就是說,有一部分被直接從有序的磁力,變成了無序的熱量。”

“同時,咱們得到的電能最終還是以光能和熱能的形式散發了出去,因此,總體看還是熵增的過程。無非就是咱們利用了一些而已。”

“公子,如此說來,這豈不是說,總有一天,咱們的太陽也會因熵增而熄滅?”

雷雲心中此時咯噔了一下,我的天,看來這個世上不管那個時代,只要你給他一個啟蒙,所有人都會想到這樣的問題。

恆星會不會熄滅,宇宙會不會老去?這個問題並不是後世科技大發展之後的思考,這種思考是可以隨時隨地進行的,

雷雲沉默了一會,腦海中迅速的思考應該怎麽說?是回避掉這個問題,還是繼續說下去,終於,他做出了選擇,其實工學就是這樣,有些事到了該說的時候就必須說出來。

此時所有人的目光都看向雷雲,所有人都停下了動作,等待雷雲給出答案。

“其實這個問題根據目前的熱力定律,確實是這樣,咱們的太陽會死亡,會熄滅。實際上不僅僅是太陽,咱們宇宙也會死亡。但這個問題的答案要說清楚,會很漫長,並且我也沒有相關的證據來證明,不然我給你們講個故事,一個關於科學幻想的故事,如何?”

“好,公子要講故事,我們自然洗耳恭聽。”

“公子,你講把,廖薑喜歡聽故事。”

“沒錯,哥,婉兒也要聽故事。”

“那好,我就給你們講講這個關於科學幻想的故事。”

“簡單的說,太陽的衍化有幾個階段,但最後的歸宿就是燃燒殆盡,不過結局可能不僅相同,大致上,咱們可以預測的有幾種。我就用咱們的太陽來說明罷。”

“咱們的太陽被稱為恆星,主序星,或者矮星。目前咱們的太陽叫做黃矮星。那麽為為什麽要這麽稱呼太陽?”

“這個話還要從列子前輩的太易者,未見氣也。太初者,氣之始也。太始者,形之始也。太素者,質之始也。說起。”

“宇宙之初,起於一點,從爆炸而擴張,從而形成了咱們的宇宙,也生成了物質,產生了大量氫,並且開始誕生宇宙中第一批古恆星。”

“但這些古恆星的體積碩大無比,燃燒迅速而劇烈,並產生了非常高的溫度,所以沒有多久就發生了大規模爆炸,一些咱們知道的元素,便在這種爆炸中和恆星燃燒的過程中生成了。”

“目前,咱們的宇宙生成了大概一百三十八億年的時間,當第一批恆星先後爆炸,這個時間大概是宇宙誕生的五十億年時間內。其爆炸被稱為超新星爆炸。並且,這種爆炸發生不止一次,應該是多次。”

“這些恆星的爆炸,產生了巨大的星雲,經過了,若乾年的衍化,產生了星系。再次誕生了恆星,當然,從體積上來說,這樣的恆星,和之前的古太陽那簡直沒法比。”

“同時,他們點亮了夜空,讓咱們的夜晚出現的繁星閃耀。就這樣,時間過去了大概三十億年。有一天,一個偶然的機會,咱們的太陽,從這片漂浮的星雲中誕生了。”

“咱們今天看到的咱們的太陽,已經在天空中燃燒了五十億年時間,這是一個階段,此時咱們的太陽主要以燃燒氫為主,在進行核聚變反應。因此,他相對穩定。”

“之前的古太陽被推斷大致上全部是氫組成,誘發爆炸的原因是體積太了。轉速太快,燃燒劇烈等等,而之後的新生太陽在星雲氣體和塵埃中坍縮形成時,最初的成分是均勻的,質量包含大約70%的氫和28%的氦,和一些其他元素。”

“那麽大家知道,火燒的越大,木炭的消耗就越快,也就是說,恆星的體積越大,其聚變燃燒的速度就越快。”

“所以,咱們的太陽因為大小合適,可以燃燒將近一百億年的時間,但是如果它大一倍,也就意味著,他的燃燒速度可能就要快很多了。”

“也正因為咱們的太陽大小合適,所以,他燃燒了五十億年時間,目前還在以燃燒氫為主,發出的是黃色的光芒,因此,它被稱為黃矮星。”

“但是隨著燃燒,總有一天,氫會耗盡。隨著氫耗盡,太陽將進入下一個階段,以燃燒氦為主,當然,這些氦是通過氫聚變產生的。”

“太陽聚變氫生成的氦在恆星中心聚集,形成一個氦核,隨著氫的聚變燃燒,使得氦核不斷的壯大,的質量和溫度不斷上升,這是一個相當緩慢的過程,但非常可怕。”

“因為一旦咱們的太陽開始燃燒氦,首先他的顏色就會發生變化,會變成紅色,此時燃燒氦的溫度要比燃燒氫低很多。所以在內部壓力的作用下,咱們的太陽會開始膨脹,會將包括咱們地球在內的行星吞沒。此時,他叫做紅巨星。”

“當然,這裡也會出現第一個變化,通過計算,我們太陽的氫元素燃燒需要一百一十億年時間,目前已經燃燒了大約四十五到五十億年。”

“當氦核增長到大概零點五倍太陽質量後,氦元素將被點燃,咱們的太陽大約在五六十億年後達到氦元素聚變的條件。”

“但如果到時候,太陽的質量低於目前太陽的一半,那麽氦元素無法點燃,也就無法變成紅巨星,而是直接就演化為以氦元素為主星體,白矮星。此時太陽不會增大膨脹,也就不會吞沒包括地球在內的行星。”

“但你們記住,紅巨星最後經過氦燃燒之後,也會逐漸暗淡,收縮,最後變成白矮星。但其元素構成就發生了變化,以碳,氧為主。因為氦的聚變產物,就是碳和氧。”

“不過也可能在氦被點燃的一瞬間,在幾秒鍾內釋放巨大的能量,這就是氦閃,氦閃把太陽外層的殘余氫元素和氦元素吹向四周,最終形成行星狀星雲。但如果是這樣,咱們太陽外層的行星系統瞬間就會燒焦甚至被蒸發掉了。然後重新開始凝聚,再次衍化行星。”

“此時由於氦閃,導致氦元素無法被點燃,聚變停止,太陽依靠殘存氫元素繼續燃燒,直到氦核再次達到聚變條件時,再會進行氦元素的聚變。”

“或者,再次氦閃。經過多次氦閃之後,氦核始終不能被點燃,最終熄滅,變成白矮星,但此時不管如何演變,最終咱們的太陽的歸宿,就是白矮星,當白矮星的殘存的一點點氫燃燒完畢,太陽將不再發光,也就是說從白矮星完全變成黑矮星。”

“當然,如果是一個比咱們的太陽大一些的太陽,比如說是咱們太陽質量的三倍到十倍大小的太陽,那麽恆星內部聚集的氦元素,將足以維持氦的持續聚變,並點燃碳元素和氧元素,最終的產物是氖、鎂,矽元素。”

“如果恆星再大一點,比咱們的太陽質量大十倍以上,那麽氦燃燒過後,會有足夠的碳,氧等元素維持聚變燃燒。”

“氧、氖、鎂元素會繼續燃燒,最終生成鐵,恆星從內到外依次為鐵核心、矽殼層、氧殼層、氖殼層、碳殼層、氦殼層和富氫大氣層,最終這樣的恆星會以超新星爆發的形式結束生命。”

“最終重新形成星雲。如果運氣好,星雲再次塌縮形成新的太陽,新的行星系統,開始一個新的循環。”

“總體來說,古太陽,也被稱為超巨星,因為它太大了,質量越大的恆星,內部溫度和壓力越高,核聚變反應速度越快,結果就是恆星質量越大壽命越低。”

“這些古太陽的超大質量,讓其壽命可能只有短短1000萬年,甚至幾百萬年,便會以超級新星爆炸的方式結束。”

“而小質量恆星的壽命,比如說咱們的太陽,或者比咱們的太陽再小一些的恆星,有高達數百億甚至上千億年的壽命。”

“但並不是所有的超大質量的恆星都會爆炸,有一些少量的古太陽,因為體積合適,所以燃燒到了鐵核之後,開始塌縮內陷,最後變成了宇宙間可怕的怪獸,黑洞。”

“他們產生了可怕的引力,連光都不能逃脫,一旦被吸住,只能墜入其中被壓縮到一個致密的點上。”

“當然,大多數古太陽或者直接超新星爆炸了,只有極少數質量合適的變成黑洞。但隨著古太陽的爆炸,產生了很多星雲,誕生了更多恆星,這其中,有大質量恆星,有中等質量恆星,還有小質量恆星。”

“而大質量恆星重複了古太陽的命運,燃燒劇烈之後,再次爆炸,但這一次,形成衍化成黑洞的幾率大大增加了。同時,這裡又出現的一個變化,那就是中子星。”

“其實中子星的衍化原理和黑洞類似,但是他或者是超新星爆炸之後留下的致密的恆星鐵內核。”

“或者是恆星演化到末期,重力崩潰發生超新星爆炸之後,質量沒有達到可以形成黑洞的條件在壽命終結時塌縮形成的一種介於白矮星和黑洞之間的星體。他們致密,且引力很大。”

“你們想象一下,咱們的太陽被壓縮到和咱們的房間一樣大小,是個什麽狀態?這個時候,物質的電子被強行擠壓進質子中,從而形成不帶電荷的中子,所有中子都緊密的被壓在一起,沒有絲毫的縫隙。”

“如果你能到中子星拿下一小塊這樣致密的石頭,當這小塊石頭脫離中子星的重力場之後會急速的膨脹發生爆炸。爆炸的規模足以和咱們地球上最大的火山爆發匹敵。那是一個什麽樣的場景?”

“當然,恆星的還有一種終結形式,那就是巨暴,一些恆星死亡之後,沒有塌縮,因為沒有足夠的內核引力,所以他們迅速膨脹,體積可以持續增大十萬倍,成為超級巨大但能量很低的恆星殘骸。在宇宙間漂浮。”

“不過這裡準確說,當宇宙誕生,第一批恆星誕生到開始運行。灼熱而巨大的年輕恆星迅速演化。”

“迅速的燃燒其氫元素作為能量,又很快就在輝煌的超新星爆炸中結束了它們的生命,將熱核塵埃諸如氦、碳、氧和種種較重的元素。還源源不斷生成一代代新恆星的星雲。”

“大量早期恆星的超新星爆炸,使緊鄰的星雲氣體中產生了連續衝擊波,擠壓著星系間的媒介物質,從而加速星系團的形成。”

“引力便在此時發揮了巨大作用,即使是很小的物質凝塊,它也會使之擴大膨脹。超新星爆炸的衝擊波也許已經以各種規模促成了早期宇宙物質的凝聚和增大。”

“宇宙演變的史詩就此開始,即開始了對大爆炸產生的下列氣體物質的凝縮進行分類。星系團、星系、恆星、行星,還有最終出現的生命,以及能認識一點導致生命起源奇妙過程的智慧生物,人。”

“這是一個奇妙而偉大的過程,波瀾壯闊不足以形容其壯麗的景色,同時也揭示了太陽的歸宿。”

“大致上,太陽的終結根據質量和體積的差異,會衍化成黑洞,巨暴星,白矮星--黑矮星,中子星,超新星爆炸--中子星,紅巨星--白矮星--黑矮星,超新星爆炸--爆滅。”

“但這裡有一個很有意思的事情,一些中小體積的太陽在燃燒氫生成氦核,再點燃氦聚變中膨脹為紅巨星,最後由於氦元素反應殆盡。”

“而此時聚變產生的碳元素無法再次點燃聚變,太陽最後會很安靜地坍縮,內核坍縮為體積很小,密度很大的白矮星。”

“但膨脹的紅巨星時期的外殼因為引力不足無法被吸引回來,會像雲一樣散開,變成了曾經構成過恆星的星雲。”

“而中小恆星死亡之後形成的白矮星在幾百萬年的時間中將逐漸散去光和熱,最後變成一顆又冷又黑的黑矮星。但這個黑矮星因為碳的壓縮,最終居然變成了鑽石,想象一下,一個鑽石構成的黑矮星,那是真的很值錢。”

“另外要提到的是一種無法有效點燃氫聚變的恆星,因為它太小了,不足咱們太陽的一成,被稱作失敗的恆星,因此,它被叫做褐矮星。”

“無法點燃氫聚變,但因為壓力的作用,溫度有很高,聚變氫的反應時斷時續,最終完全冷卻下來,氣態的鐵分子就會濃縮成液態的鐵雲和鐵雨。”

“還有一種被稱作紅矮星的恆星,也是因為太小,其質量只能達到太陽的一成到七成之間,這讓他無法發出和太陽一樣耀眼的光芒,只能發出紅色的光芒。”

“但這種恆星非常的長壽,並且估算數量在宇宙中非常多,很可能佔宇宙中恆星數量的八成左右了,他們甚至可以燃燒幾萬億年的時間。比咱們的太陽一百億年的壽命可是長太多了。”

“你們要知道目前所知的生命,離不開水,而距離太陽太近,或者太遠都不行,因此,太陽周圍就有了一圈所謂的宜居地帶。”

“這個區域離太陽的遠近正合適,有常年存在的液態水,能滿足生命誕生和繁衍的需要,咱們地球,恰恰就在宜居帶中。也因此誕生了咱們的世間萬物。”

“但咱們的太陽能燃燒的時間太短了,只有區區百億年而已,而這些數量足夠多,壽命足夠長的紅矮星周圍,如果存在行星,那麽有很大的的概率,可以讓咱們找到足夠的宜居帶,也就是說,能夠找到液態水,甚至和咱們一樣的智慧生命。”

“或許,在咱們的太陽耗盡,變成紅巨星吞沒咱們的地球之前,咱們可以在這些紅矮星附近找到合適咱們居住的新的地球,從而搬過去居住也說不定?”

“另外要說的就是超新星階段的恆星, 碳元素的核聚變非常快,放出的能量也非常大,但是依然不足以令恆星嚴重膨脹。”

“這導致恆星的溫度繼續升高,碳元素聚變產生的矽元素再次發生核聚變,產生更高的能量,而這個瘋狂的輪回會越來越快,越來越劇烈,直到穩定的鐵元素的產生。”

“而此時恆星內部的熱膨脹力和輻射能已經可以突破恆星巨大的引力的束縛了,這時候的恆星再也支持不住了,會像不斷被充氣的皮囊一樣炸開。”

“超新星爆發甚至是極超新星爆發了,就此誕生。超新星爆發是宇宙中已知的最狂暴的爆炸,巨大的能量衝擊周圍的一切,他附近的行星不管多麽巨大,都會瞬間粉身碎骨,化作塵埃。

“超新星產生了極強的光輻射、熱輻射、爆炸衝擊波、電磁輻射甚至是伽馬射線暴,甚至有些巨型恆星發生的極超新星爆發能夠把兩三百光年之內的恆星,行星全部摧毀。”

“爆炸威力波及上千光年之外的所有宇宙空間內的星系,星雲以及所有星體。那麽你們想象一下,巨大的古太陽的超新星爆炸會有多麽可怕,但是這還不算什麽,如果是多個古太陽連續爆炸是什麽場景?”

“你們知道光跑的有多快,有多遠嗎?一秒鍾,也就是咱們一呼吸之間,光可以跑出去三十萬公裡遠。”

“光跑出去一年的時間,被稱為一光年。實際上一光年就是九萬四千六百億公裡。想象一下,一次極超新星爆發樂意把兩三百光年這樣的范圍內所有的東西全部摧毀,泯滅。這是什麽樣的場景?你能形容嗎?不,你根本就沒有詞匯可以形容了。”
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