宇宙中98的质量由核聚变燃料组成对吗「宇宙中98的质量由核聚变燃料组成」

今天谈宇宙。

人类的文明有多么的低级，未来的发展空间有多么的广阔，我举一个例子就能解释清楚了。

在宇宙中，98%的质量由核聚变燃料组成，但人类却无法利用丝毫。

理论上，比铁轻的元素，都可以核聚变，但最容易核聚变的还是氢和氦。

越重的元素，聚变越难，释放的能量越低。

所以人类目前能掌握的，是氢弹，而不是氦弹或者氧弹。

因为氢聚变最简单最容易。

在地球中，氢的质量占比很低，仅占据地球质量的0.14%，而氦就更少了，直接被列为稀有元素。

但在整个宇宙中，氢和氦占据了总质量的98%，大概是氢3氦1的比例，其他所有元素加起来才只有2%。

是地球和宇宙不同，而不是宇宙和地球不同。

比方说在木星中，根据伽利略号探测器在1995年的探测结果，氢占比75%，氦占比25%，合计占比100%，整个就是一气态行星。

也许木星深处会混杂点其他重元素，但伽利略号探测不到，能看到的地方100%都是氢和氦。

为什么宇宙中有这么多的氢和氦？

其实不多，因为在宇宙大爆炸之初，夸克结合成原子时，形成的全部都是氢。

氢，乃元素之母，所有的重元素都是由氢聚变而来。

在大爆炸的一瞬间，就有一部分氢被聚变成了氦。

因此，大爆炸之初，整个宇宙是由75%的氢和25%的氦组成，其余的元素为零。

科学家是咋知道氢和氦在宇宙之初是3比1的，为什么不是4比1？

根据木星的探测结果猜出来的，仅此而已。

经历了一百多亿年的聚变燃烧，宇宙中已经有1%多一点的氢和氦没了。

所以98%的质量占比真不多。

所有的恒星，都是由99%以上的氢和氦组成的。

当成型之后，在巨大的质量引力下，恒星内部产生了高温高压的条件，让一部分氢和氦产生了聚变反应。

聚变产生的大量能量，让恒星内部对外界产生了巨大的辐射，这也是恒星能发光的原因。

恒星内部聚变产生的巨大对外辐射压，恰好对冲了质量引发的对内坍缩压力，这就是恒星能在巨大自身引力下，没有把所有的氢和氦都压缩成一个球的原因。

恒星在聚变过程中，轻的元素会不断聚变成重的元素。

锂是哪来的？氧是哪来的？碳是哪来的？铁是哪来的？

不是天上掉的，都是由氢元素合成的，或者说是聚变成的。

人类目前发现了一百多种元素，追根寻底都是氢变的。

但是聚变是有限制的，越重的元素越难聚变。

你像太阳，由于质量不足，内部无法形成足够的温度和压强，所以氢原子最多只能聚变成碳，更重的钠镁铁等元素都无法聚变出来。

以太阳的质量，只能在核心形成1500万K的温度和3000亿个大气压强。

但碳聚变，需要10亿K温度，因此需要至少4个太阳以上的质量才可以进行碳聚变，把碳聚变成氧、氖、镁。

而想聚变成铁，需30亿K的温度，这需要8倍太阳质量以上。

既然太阳只能聚变出碳，那地球上为什么会有钠镁铁？

因为太阳不是太阳系的一代恒星，之前还有老一代恒星，成功聚变出铁之后爆炸了而已。

爆炸之后的尘埃里，新一代的恒星和行星慢慢形成了，也就是今天的太阳。

地球含有铁元素，但太阳的质量不足以聚变出铁，这就是太阳系在太阳之前至少还有一个恒星的证据。

不过这里大家也不要误会，之前的老一代太阳，寿命和目前的太阳是不一样的。

越大的恒星，寿命越短，因为燃烧的速度越快，最短的恒星寿命甚至只有十几万年。

等恒星聚变出了自己的元素上限，那么这个元素就会慢慢沉淀到恒星的核心，形成一个重元素核。

比如太阳，未来会形成一个碳核，而之前的老一代太阳会形成一个铁核。

此时，由于星核的温度和压强没办法让其进一步聚变，所以星核会逐渐开始停止聚变反应。

这下出大事了。

因为恒星巨大的质量引力是无时无刻都存在的，平时完全靠内部对外的辐射压才保持平衡。

一旦内部的聚变反应开始停止，辐射压就无法抵抗万有引力，整个恒星就开始迅速向内坍塌。

坍塌成中子星或者白矮星后。

无穷无尽的引力，导致恒星内部的温度和压力无止尽上升。

最终，恒星爆炸，形成超新星，将大量物质抛射向宇宙，部分质量留在核心继续坍塌，最终形成黑洞。

整个银河系，每50年就会有一颗恒星爆炸，放一个超大的爆竹。

超新星的爆炸是非常有意义的，因为恒星聚变最多只能生成铁.

铁，是一个非常特殊的元素。

比铁小的原子，只能聚变不能裂变，但聚变的时候会放出能量。

比铁大的原子，只能裂变不能聚变，但裂变的时候会放出能量。

铁原子就厉害了，这玩意既可以向上聚变也可以向下裂变，但每一种都需要吸收大量的能量，坚决不放出一点能量。

别问我为什么铁这么特殊，科学家都不知道，只知道这玩意就是这么特殊。

因为铁元素会吸收能量，因此所有的恒星聚变到铁这一步，都会让内部的聚变反应停止，辐射压和引力失衡，导致迅速的坍塌和爆炸。

但是在超新星爆炸的同时，会在一瞬间释放出前所未有的巨大能量，温度和压强增大到一个恐怖的地步。

在这一瞬间，无数铁原子被强行聚变成了很多重元素。

元素周期表里有118个元素，铁排第26位，第27位之后的所有天然重元素，都只能在超新星爆炸这样极端的环境里产生。

目前，非人造天然元素总共94个，最重的3个是铀、鎿、钚，再向上的都是人类利用核反应制造出来的人工元素。

越重的元素，越容易裂变。

所以美国的第一代原子弹，是以钚作为原材料的，因为钚裂变最简单。

但钚的毒性大，生产成本高，需要极其复杂的生产堆和后处理厂才能实现批量生产，而地球上鎿的数量太少，所以在技术进步后，人类开始使用铀作为原子弹的材料。

实际上，只要比铁重的元素，都能裂变，都可以做原子弹，只不过人类目前还没有那个技术而已。

就好像聚变，人类也只能利用最轻的氢元素。

实际上，比铁轻的都能聚变。

流浪地球这部电影中，就采用了“烧石头”的办法来推动行星发动机。

所谓烧石头，就是把石头里面的硅和氧聚变成铁，在这个过程中释放出大量的能量，然后把铁变成等离子体后以极高的速度喷射出去来推动地球移动。

理论上，这是可行的，但其技术对于今天的人类而言也只是个理论而已，因为我们连可控氢聚变都没有掌握。

氢和氦，是宇宙中最常见的能量来源。

为何在地球，氢的含量只有0.14%，而氦的含量接近于百分之零，难道地球是一个能量贫乏之地？

话也不能这么说。

地球上没有氢的原因，是因为氢太轻了，地球引力很难捕获氢气，这玩意会缓慢的逸散到太空之中。

现在地球上之所以还有点氢，完全是因为氧是地球含量第一的元素，氧和氢气结合成了水，固定在了地球上，大气中是几乎不含氢的。

至于氦成为了地球稀有元素，这就更好理解了，氦是惰性元素，是人类目前已知最高冷最不活波的元素，几乎不和任何其他元素反应，只能以氦气的形式存在。

氦气虽然比氢气重一点，但还是很轻，一旦到了大气中，很快就全部逸散了，不会保存在地球上。

地球上现存的氦气，都是以前固定在地壳中，混在天然气矿里的，开采出来一点少一点，且不可再生。

在地球形成之初，氢气的含量肯定是接近75%，氦气的含量肯定是接近25%，其他重元素估计合起来不到1%，和今天的木星一样。

但如今，地球只剩这1%了，其他的99%都已经逸散掉了。

逸散掉的氢和氦哪去了？

都被太阳的引力给捕获了。

根据光谱分析，目前宇宙中的氢和氦占比达98%以上，其中绝大部分都在恒星那里。

地球上氢和氦的含量很少，但太阳系不是这样。

太阳系99%的质量，都在太阳这颗恒星身上，其他所有的行星加起来只占1%的质量。

而太阳，基本由氢和氦组成。

惊讶太阳的质量之大么？

别惊讶，因为整个银河系有4000亿颗恒星，而所有的恒星都围绕一个核心在转，理论上这个核心应该具备全银河系99%的质量。

科学家把银河系的核心，称之为巨引源。

理论上说，这应该是一颗巨大无比的星体。

但前面分析过了，恒星越大，死的越快，目前科学家观测到的最大恒星，十几万年就燃烧殆尽了。

所以巨引源不可能是恒星。

而且，那里也确实没有任何光，观测不到任何东西，看起来是好像一片虚空，但明显有巨大到恐怖的引力。

人类所有的黑洞学说、暗物质学说，都是用来解释这个巨引源的。

那里究竟是一个超大黑洞，还是暗物质，未来的人类会慢慢探索。

这和今天的人类没有关系，因为目前人类连星际旅行都做不到，一辈子都到不了银河系中心，连发射几个自杀飞船试探核心的能力都没有。

人类想要进行星际旅行，能够利用核聚变的能量，这是最基础的一步。

但人类目前的主能源，依然是化石能源，靠烧石油和煤炭来驱动人类文明，这种能量水平永远不可能进行星际旅行。

宇宙中的氢氦燃料，是无穷无尽的，只要人类掌握了核聚变技术，就永远不用担心能量问题。

宇宙燃烧了100多亿年，才燃烧了1%的氢和氦，人类不需要担心宇宙寿命的问题。

拥有聚变技术后的宇宙飞船，只需要在船头装一个漏斗状的捕获装置，就可以搜集宇宙尘埃作为核聚变燃料，从而实现无止尽的飞行，还能顺便避免宇宙尘埃撞击飞船。

实际上，在真正的宇宙航行中，最不值钱的就是能量，因为核聚变的燃料真的全宇宙都是，全宇宙98%的质量都是可以拿来当核燃料的。

只不过，人类目前还没有技术利用而已。

掌握可控核聚变，才算成为了宇宙里的婴儿文明。

因为整个宇宙都是靠核聚变来获取能源的，而目前的人类不是。

作者：远方青木（YFqingmu）

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