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鐵是如何殺死
恒星的
前幾天我的頭腦中突然蹦出一個問題,就是“鐵是如何摧毀恒星的”,關于這個問題我好像知道又好像不知道具體怎么回事。也是周末閑著無聊,就去COSPLAY了一下福爾摩斯,去破了這個案。
我知道突然講這個很多人會看不下去,因為什么原子電子很頭疼,也難以理解。我盡量講重點,也盡量講的風趣幽默一點。但是最重要的是,我們一起來破這個案,好,請把你的手給我,我們手牽手一起向前走,男生就算了,后面跟著就行,女生,來,伸手。
首先,這個宇宙是由原子構成,氫氦鋰鈹棚,碳氮氧氟氖......
原子由原子核與電子構成,氫是中間一個原子核,旁邊一個電子繞著原子核轉。氦就是中間一個原子核,旁邊兩個電子圍著轉,以此類推,相對來說,電子是帶負電的。原子核是由質子與中子構成,中子不帶電,質子帶正電,一般來說,原子核的正電量與電子之和的負電量在數量上相等,所以他們才能相安無事地組合成一個家庭——原子。很好,第一步完成了。
那么這些構成原子的粒子是怎么來的呢?難道真的是上帝創造的么?不,任何東西都不會無中生有的,他都是由別的物質,或者說能量轉換而成的。至于是怎么構成的呢,是由什么變的呢,這個不重要。反正只要知道任何東西都不會憑空產生。
聰明的你一定想到了,如果現在有一個氫原子,他是一個原子核+一個電子。這個時候我又從別的地方撩到了另一個電子,我就想呀,我把新撩到的這個電子放進氫原子當中,這不就是氦原子嘛。然后,我這人長得比較帥,顏值比較高,又很會撩,電子們都很喜歡我,我又撩到了一個電子,我又放進氦原子當中,他不就變成一個原子核+3個電子了嘛,這是什么,鋰電池的鋰呀。
當然,我把一切都簡單化了,首先第一,要完成放進電子的這個過程會需要非常大的一股能量。其次,不同原子的原子核是不一樣的,氫原子的原子核比氦原子的原子核小,前面原子的原子核都比后一個原子核小,但是這不重要,這跟我們的案件關系不大。
親愛的,你的手別抖呀!愛我你怕了嗎?
宇宙剛開始的時候,基本上全是氫原子,因為他是最簡單的,一個電子就夠了,然后氫原子之間由于作用力緊緊挨在一起,就像你現在緊緊靠在我的肩膀一樣。這個時候,就形成了星云,恒星要誕生了。
一大團氫原子黏在一起,一股巨大的力量產生了。恒星內部產生了核聚變。這種聚變一直在發生。原子之間碰撞,撕逼,結果就是新的原子誕生。氫原子搖身一變變成了氦原子。
你要問究竟是氫原子好看呢還是氦原子好看,親愛的,你最好看。
氦原子不是終點,他還會變身,于是,鋰原子誕生了,緊接著,氧呀,碳呀,都誕生了。這個恒星一直在發生著這種聚變,新構成的原子一個接一個地被轉變出來了。
喂,打瞌睡的各位,快醒醒!兇手快出來了!
現在距離兇手“鐵”出來只剩一步了,那就是,這核聚變難道會無休無止地進行下去嗎?他會不會有終結的那一天,也就是Game Over的那一天?
那么我再告訴你一點,據有關證人目擊,能否發生核聚變是由兩個因素構成的。一個是原子核的大小,原子核越小,核與核之間的電斥力就會越小,原子核就會越容易靠近,也就越容易發生聚變。親愛的,把嘴閉上,這個電斥力是什么鬼,這不重要,不要去管他,知道有這個存在就OK了。然后,換一句話說,原子核越大,核與核之間的電斥力就會越大,就需要更大的熱運動的速度才能保證核與核之間相互靠近,使一種可以將他們拉到一起的力對吧,這個力叫強核作用力,不要去管他,知道他存在就好,然后才能形成一個更大的原子核。
第二,就是原子核的內能,必須保證新產生的原子核的內能小于聚變前各原子核內能的總和。那么也就是說,比如兩個原子核A和B,現在碰在一起,聚變了,新的原子核是C,站在內能的角度講,A+B大于C,那么剩下來的那一部分內能去哪了呢?很顯然,被釋放出去了,所以核聚變會釋放出能量,這也就是為什么原子彈爆炸的能量會特別大。如果沒有這種結余內能的釋放,原子彈爆炸了連狗都炸不死,別說人了。當然,原子彈爆炸是由于核裂變而不是核聚變,但是,其內在機制是差不多的,就是一個正反互逆的過程。
很好,到了現在,線索基本上都齊了,我們可以開始破案了,在破案之前,先休息一會。親愛的我們去喝杯咖啡吧。
氫原子核是最小的,因此也是最容易聚變的,我們就像看電影一樣看著眼前的一幕幕在發生。終于,兇手出來了,當我撥開一層一層的薄霧,我把兇手“鐵”給揪出來了,讓我們來看一下這個“鐵”原子是什么樣子?會不會比我帥?怎么可能,整個宇宙當中我最帥,是不是啊親愛的。
鐵在元素周期表上,排26號,我在給你看張圖,這是原子內能的曲線。(內能=核能=能量=物質)
我們發現,這個兇手太特別了,排在最底下,這是由他的性質決定的,不要問我為什么,就是這樣子滴,喵。
隨著核聚變的進一步發生,新的原子核所攜帶的內能越來越小,也就是說如果再產生新的原子核,聚變以后釋放出來的內能也越來越小,我先說一下,鐵后面不是上升的曲線嘛,也就是說,只要打開了鐵的心門,讓其發生聚變,那么接下來的聚變也就會自然而然地發生了。但是,我們不能跳過鐵直接讓之后的聚變發生,就算鐵是兇手,但我們也不能無視他對吧。到了鐵這邊,他的內能是最小的,他沒法釋放出內能了呀。他是一個很窮的原子,而且很摳,你跟他說,為了宇宙的發展,掏出一點你的錢,捐出來,好讓這個過程可以進行下去,問題是他不愿意呀。
因此,你讓鐵自愿聚變是行不通的,如果要讓鐵聚變,不但不能釋放出內能,相反還要給他注入內能,但是,沒人會那么好心給他注入內能,誰也不是慈善機構對吧。因此,只要恒星當中核聚變在發生,到了一定程度,就會出現鐵,一旦出現鐵,我們就可以說,這個恒星要完蛋了。鐵拖了大家的后腿,他不動了,現在不變了,鐵就會在恒星內部越積越多,你妨礙了大家共同進步嘛。
舉個例子,這就好比我跟你一起去吃飯,要吃完這頓飯(產生核聚變)的價錢是200元,我身上有105元,而你有103元,也就是說我們吃得起這頓飯,另外還會剩下八元,這八元就相當于核聚變產生的能量被釋放出去??梢园盐冶茸麒F原子之前的任一原子,到了特原子這邊,他很窮,身上只有92元,因此你跟他就吃不了這頓飯,核聚變就無法發生下去了。因此,飯店會拒絕鐵原子的進入。
很好很好,兇手出來了,警車把他帶回去,審問一下,問一下他是怎么殺死恒星的,做好筆錄。
我們來看一看受害者恒星吧,作用于恒星上的力是兩個,一個外力,一個內力,是平衡的,因為核聚變會釋放出內能吧,相當于能量,這個就是外力,對外發射,發散出去,輻射壓。而恒星會收縮,這個就是內力,想想看引力就行,粒子之間也有引力,會相吸。這兩個力相對來說是平衡的,但是鐵出來后,聚變就不發生了,那么向外的這個力就減小了,隨著鐵越來越多,這個力減小的也越來越明顯,然后內力就會把之前釋放出的內能拉回來。因為內力大于外力了嘛。一拉回來,就會撞上鐵原子。
當然,這些被拉回來的能量,也可以說是物質,速度非???,甚至可以接近光速,然后又因為鐵原子的外層是很硬的,仿佛一道墻,物質撞上去,會被彈出去。在帶給鐵核強大動能的同時,以內爆的形式被甩了出去,形成超新星爆發,這個也可以叫“鐵芯災變”。
好了,又是爆又是災,肯定不好的事情要發生了。至此,恒星算完蛋了,之后關于他的結局,根據恒星本身的大小會有所不同,可能會形成一顆新恒星,我們的太陽就是這樣,是從上一代恒星的尸體中爬出來的。另外可能會形成中子星,白矮星,甚至是黑洞。
親愛的,我知道你還有很多疑問要問,鐵在元素周期表上只是第26號,如果這就結束了,那之后的呢,我記得元素周期表上不止26個呀,還有金啊。對,這個問題問得非常好,說明親愛的你跟我在一起后越來越聰明啦,好了,廢話不多說。
當恒星死亡的那一刻,拉回來的內能觸碰到了鐵,鐵不是吸收能量了嘛,不就又可以聚變了嘛,之后的27號,28號就這么接著誕生了。被甩出去的那一部分,大都是金屬,就是元素周期表上靠后的那一些,多年之后,形成了地球,火星,土星等等等。好了,明白了吧,太陽系的誕生也就這么一回事。
現在門外有很多人請求作為兇手“鐵”的辯護律師,他們覺得沒有鐵的懶惰,摳門,就不會有接下來的一切。所以,請求不要對“鐵”執行死刑,要求改無期徒刑。
好吧,這不是我的事了,案子解決了,我該撤了。
咦,你們有沒有看到剛剛跟我一起來的那個男的,就是我的助手,他叫華生。臥槽,原來靠在我肩膀上的一直是你啊。