18 所有恒星所發(fā)出的全部能量都到哪里去了?國慶節(jié)快樂
18 所有恒星所發(fā)出的全部能量都到哪里去了?
恒星可以通過以下幾種不同的方式發(fā)射出能量。
?
?
第一,恒星會發(fā)射出無質量的電磁輻射——光子,這種電磁輻射包括從能量最大的γ射線到能量最小的射電波(甚至一個冷的物體也會發(fā)射出光子;物質的溫度越低,光子也越弱)??梢姽饩褪沁@類輻射的一部分。
第二,恒星還會發(fā)射出中微子和引力子等無質量的粒子。
PS:無質量嗎?考證
第三,恒星還會發(fā)射出各種具有質量的帶電高能粒子,主要是質子,但同時也包括數(shù)量較少的各種原子核及其它各種粒子。它們就是宇宙射線。
恒星發(fā)射的所有這些粒子(光子、中微子、引力子、質子等等),只要當它們是單獨出現(xiàn)在宇宙空間的時候,它們將是穩(wěn)定的。就我們所知,它們可以在數(shù)十億年的時間內不發(fā)生任何變化地通過數(shù)十億光年的真空。
由此可見,恒星所發(fā)射的一切粒子只要沒有遇到任何會把它們吸收掉的物體,就會一直存在下去。拿光子來說,幾乎任何東西都能把它們吸收掉。能量很大的質子就較難被別的東西阻擋和吸收,至于中微子,那就更難被別的什么東西阻擋和吸收了。關于引力子的情況,直到目前為止,人們尚未弄清。
假如我們的宇宙中,除了以固定不變的位形分布的恒星以外,什么東西也沒有的話,那么,由某一顆恒星所發(fā)射出的每一顆粒子,除非它遇到了另一顆恒星并被吸收掉,否則,都一定會在宇宙空間“旅行”。在這種情況下,所有的粒子將只會從一顆恒星“旅行”到另一顆恒星,這樣,總的說來,每一顆恒星都應當能夠收回它所發(fā)射出去的全部能量。從這種假定出發(fā),宇宙似乎應當會永遠不變地繼續(xù)下去。?PS:宇宙為什么是黑的?
但是以下三個事實的存在、使實際情況不會象上面所說的那樣。
第一,宇宙并不是單由恒星所組成,而是包含有大量的冷物質,從巨大的行星直到星際塵,當這些粒子遇到冷物質時,粒子就被吸收,冷物質則發(fā)射出能量較小的粒子以作為交換。這就意味著,總的來說,冷物質的溫度會逐漸上升,而恒星所含的能量會逐漸減少。
第二,恒星以及其他天體發(fā)射出來的某些粒子(如中微子和引力子)被物質吸收的幾率是如此之小,以致在宇宙的整個生存期間,已被吸收的只占其中很小的一部分。這就意味著,在恒星發(fā)射出來的全部能量中,有很大一部分仍在宇宙空間中“旅行”,而這同樣也等于說,恒星所含有的能量正在逐漸減少。
第三,宇宙正在膨脹。這就意味著星系與星系之間的空間正在逐年擴大,因此甚至象質子和光子等一類能被其他物體吸收的粒子,平均說來,也要旅行更長的路程才遇到其他物體而被吸收掉。正因為如此,恒星所吸收的能量抵償不了它所發(fā)射的能量的傾向正在逐年加大。同時,為了填補因宇宙膨脹而增大的這部分宇宙空間,就一定會有額外的能量(亦即快速的高能的、但尚未被吸收的粒子)進入到這部分宇宙空間。事實上,這個道理是很明顯的,只要宇宙還在繼續(xù)膨脹,總的來說,它將會繼續(xù)變得越來越冷。
當然,如果宇宙有朝一日開始再一次從膨脹轉為收縮的話,情況就會倒轉過來,到那時,宇宙將會開始再一次逐漸變熱起來。
?