科学无极限爱因斯坦告诉我们质能是守恒的，那(2) - 上海公安高等专科学校学报杂志社投稿

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科学无极限爱因斯坦告诉我们质能是守恒的，那(2)

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U-235裂变过程

裂变和衰变是重元素变成轻元素的一种途径，过程中伴随着能量释放，这是因为让质子和中子聚合在一起的强作用力在并不能无限叠加，在重核中强力维持不稳所导致。

质子会衰变吗？

物质聚变的终极元素是铁，重元素裂变和衰变的终极元素也是铁，所以铁是物质中最稳定的元素，当然指它的原子核，常见的铁元素是铁-56，它由26个质子和30个中子组成，结构非常稳定。所以恒星聚变到铁后再高的能量也无法让铁再聚变，因此随着外壳坍缩会引发超新星爆发。

恒星内部的铁核

那么铁元素真的就不会改变了吗？上文中我们说了中子和质子捕获以及光致蜕变是几种方式，那么组成它的质子和中子就不会改变了吗？

在标准粒子模型中，质子的重子数大致守恒，因此质子不会以摄动的形式衰变成其他粒子，因为质子已经属于能量最低的重子了，中子倒是会衰变，自由中子的半衰期大约15分钟，但在铁原子核中，中子也是稳定的。

有理论根据物质比反物质多推导出质子也会衰变，但缺少证据支持，不过即使按推测计算，质子的寿命也高达10^31年，到那会宇宙早已到达了热寂状态。而近来日本的超级神冈探测器在水中探测切连科夫辐射的实验中得出结论：如果质子完全衰变，半衰期至少长达10^34年。

猜测中的质子衰变方式：衰变后产生正电子和中性π介子，而中性π介子会再度衰变产生两个单位的伽马射线（γ）：

p→e+和π0

π0→2γ

物质是来自哪里的？

问题已经到达了本源，现代科学认为宇宙中的所有物质都来自于138.2亿年前的大爆炸，当然这有广义相对论的背书以及无数科学家推导出来的宇宙膨胀和原初物质丰度和微波背景辐射站台，我们姑且信之，因为暂时还没有发现比这个更贴合观测的理论。大爆炸诞生物质的过程：

138.2亿年前的某个时刻，炽热致密的奇点发生爆炸，随着这团物质的膨胀，宇宙中的四大基本作用力：引力、强力和弱力先后从中分离出来，随后暴胀开始，这个极速的膨胀将一切都抹平，即使现代仍然可以从微波背景的各向同性中仍然可以观测到。

暴胀结束后宇宙中充满了夸克胶子等离子体，温度的继续降低足以让夸克和胶子构成质子和中子，这是未来构成原子核的重要粒子，但必须等到讲到足以维持原初核聚变，原初物质的丰度就是这个时候决定的，这个时间持续了大约十几分钟，简单的说这个时期决定了早期宇宙物质比例，氢、氦以及少量的锂元素在此时诞生。

从宇宙诞生到38万年时，宇宙的温度才逐渐降低到让原子核捕获电子，一片混沌的宇宙才开始清朗起来，光子退耦，宇宙中的第一缕光诞生，那是来自宇宙大爆炸的光，其实我们现在依然看得到，那就是微波背景辐射。

到现在为止，我们所说的一切都是能观测到的，其实宇宙中还有看不到的暗物质和暗能量，不过即使到现在科学界仍然说不清楚那是什么，一切的一切尚在猜测之中，而对它们的诞生，还两眼一抹黑。

质能不是守恒么，宇宙的物质或者能量是从哪来的？

也许没有人可以回答这个问题，到现在为止一切都是猜测，但量子力学发展后使得整个问题有了个猜测性的答案，不妨来看看：

量子论中的不确定性理论告诉我们，时间T和能量Q是一对共轭量，当时间T非常确定的一刹那，真空中也会爆发巨大的能量，因此接下来的事情就非常有趣了！上实际六十年代开始流行一种理论，认为引力是一种负能量，因此在这个极短的时间内产生的能量诞生了质量，两者互相抵消以维持整体上守恒，那么物质真的就在一无所有中诞生了。

麻省理工的阿兰·古斯就是这个理论的提出者，他认为量子效应突然产生了一块时空，并且极速膨胀形成了宇宙，而他的这个暴胀理论解释了宇宙微波背景辐射为什么会那么均匀，磁单极子为什么找不到等等，总之暴胀理论已经成了宇宙诞生的一部分。

文章来源：《上海公安高等专科学校学报》网址: http://www.shgagdzkxxxb.cn/zonghexinwen/2021/0407/629.html