"\u003Cdiv\u003E\u003Cp\u003E我們深入\u003Cstrong\u003E宇宙，把恆星、星系和整個時空\u003C\u002Fstrong\u003E看作一個整體，從已知到未知，我們不斷思考，最終的夢想是想弄清楚：這所有的一切是怎麼回事！目前我們所掌握的知識，讓我們一遍又一遍的思考宇宙中最小的部分是如何在最大的尺度上進化的。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E我們都知道大爆炸後宇宙賦予了我們第一批物質資源，那就是我們熟知的氫。這種最簡單的元素經歷了一次又一次的恆星聚變，超新星爆發，中子星碰撞產生了我們已知的週期表上的所有元素，也構成了萬物！所以問題來了\u003Cstrong\u003E：我們的宇宙會不會耗盡氫元素？在未來氫元素的原子量或質量會剩下多少？我們的宇宙會不會無法形成新的恆星，而停止核聚變？\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E（關於輕元素的起源和鐵以後重元素的起源過程，感興趣的小夥伴戳連接哈：\u003Ca class=\"pgc-link\" data-content=\"mp\" href=\"https:\u002F\u002Fwww.toutiao.com\u002Fi6720081791446680078\u002F?group_id=6720081791446680078\" target=\"_blank\"\u003E一口氣搞懂︱金元素以及所有重元素的身世之謎\u003C\u002Fa\u003E）\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fdfic-imagehandler\u002Fa69e9c30-46f5-4855-ae47-ef662cf5bd4a\" img_width=\"1200\" img_height=\"847\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Ch1\u003E宇宙大爆炸之後發生了什麼?\u003C\u002Fh1\u003E\u003Cp\u003E關於氫問題的討論，就必須從可觀測宇宙的起源:\u003Cstrong\u003E大爆炸本身開始說起!\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002Ff9259fae84314a7a97a923a5e92eac0d\" img_width=\"700\" img_height=\"440\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E宇宙誕生於一團\u003Cstrong\u003E真空能量\u003C\u002Fstrong\u003E，是\u003Cstrong\u003E真空能量\u003C\u002Fstrong\u003E的不穩定導致了宇宙發生\u003Cstrong\u003E暴脹\u003C\u002Fstrong\u003E，並且啓動了所謂的\u003Cstrong\u003E大爆炸\u003C\u002Fstrong\u003E。當宇宙\u003Cstrong\u003E暴脹結束\u003C\u002Fstrong\u003E時，所有被鎖定爲空間自身固有能量之外的能量都轉化爲\u003Cstrong\u003E物質、反物質和輻射\u003C\u002Fstrong\u003E，我們傳統上認爲的可觀測宇宙就開始了。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E宇宙早期，也就是暴脹結束後，空間充滿了由\u003Cstrong\u003E超相對論粒子\u003C\u002Fstrong\u003E組成的又熱又密的物質\u003Cstrong\u003E輻射濃湯\u003C\u002Fstrong\u003E，在隨後宇宙的膨脹中空間開始冷卻，隨着時間的推移膨脹速度也大大減慢，物質戰勝了反物質，夸克和膠子聚集在一起形成了自由的\u003Cstrong\u003E質子和中子\u003C\u002Fstrong\u003E，這一切都發生在比質子和中子多得多的輻射海洋中，而質子和中子將構成我們日常所說的\u003Cstrong\u003E“正常物質”。\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F555fec6c963042279dce50496fc3b2ff\" img_width=\"700\" img_height=\"525\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E從大爆炸開始後的一秒鐘\u003C\u002Fstrong\u003E，我們今天可以觀測到的宇宙中包含了大約10^90個輻射粒子，還剩下大約10^80個質子和中子(大約各佔一半)。大多數中子要麼通過俘獲中微子轉化爲質子，要麼通過放射性衰變轉化爲質子，到宇宙形成三分鐘多一點的時候，剩下的中子將與質子融合，形成少量的氦。\u003Cstrong\u003E（因爲中子本身就不穩定，不能單獨存在，很容易衰變爲質子）\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F8cd7b89f5a94475ea7a91881c3938d92\" img_width=\"700\" img_height=\"490\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E到宇宙誕生四分鐘時\u003C\u002Fstrong\u003E，按數量計算的話，\u003Cstrong\u003E92%\u003C\u002Fstrong\u003E的原子核是氫，剩下\u003Cstrong\u003E8%\u003C\u002Fstrong\u003E是氦。(如果把這些原子按質量分類，氦的質量通常是氫的四倍，那麼質量比例就是是\u003Cstrong\u003E75%\u002F25%\u003C\u002Fstrong\u003E。)\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E在更長的時間裏，宇宙繼續冷卻，在幾十萬年後形成\u003Cstrong\u003E中性原子\u003C\u002Fstrong\u003E，然後在數百萬年之後，這些中性原子冷卻在引力的作用下開始收縮，形成巨大的\u003Cstrong\u003E分子氣體雲\u003C\u002Fstrong\u003E。儘管電磁力和引力在這段時間裏產生了巨大的影響，形成了\u003Cstrong\u003E中性原子、恆星、星系甚至是宇宙的大尺度結構。\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E但只有核反應才能改變原子的類型（再電離）。所以就氫而言，這段時間沒有什麼變化，氫依然是氫。直到第一顆恆星形成的時候...\u003C\u002Fp\u003E\u003Ch1\u003E宇宙的元素鍛造廠就開始工作了\u003C\u002Fh1\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F7a6653fca4a04f23bc0b01464b1d2096\" img_width=\"700\" img_height=\"625\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E\u003Cstrong\u003E要成爲一顆真正的恆星\u003C\u002Fstrong\u003E，它的主要特徵是\u003Cem\u003E在其核心\u003C\u002Fem\u003E將較輕的元素融合成較重的元素。這種核聚變過程只有在巨大的溫度、壓力和高密度下才會發生，至少有數萬地球質量的氫聚集在一個單一的束縛結構中。當核心溫度超過\u003Cstrong\u003E400萬\u003C\u002Fstrong\u003E開爾文時，核聚變就開始了，第一階段的聚變是將單質子（氫原子），在覈鏈上聚變爲氦（這個過程其實還是挺漫長和複雜的，想了解的夥伴戳鏈接：\u003Ca class=\"pgc-link\" data-content=\"mp\" href=\"https:\u002F\u002Fwww.toutiao.com\u002Fi6719328993750811140\u002F?group_id=6719328993750811140\" target=\"_blank\"\u003E一口氣搞懂太陽的聚變過程，原來核物理如此簡單\u003C\u002Fa\u003E），今天的焦點是氫，所以就不贅述了。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E一個恆星要用多長時間才能把氫“喫光”，最大的決定因素其實是相當簡單的：\u003Cstrong\u003E恆星的質量\u003C\u002Fstrong\u003E。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F25a86f403f0a4fc097bc103c682589c8\" img_width=\"700\" img_height=\"674\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E對於質量最大的恆星，例如：質量是太陽質量數百倍的恆星(如上圖中最亮、最藍的恆星)，它們核心燃燒氫的速度快得令人窒息，這種恆星最多隻需要幾百萬年的時間就可以把自己的氫嚯嚯完。但是宇宙中這些\u003Cstrong\u003EO級恆星\u003C\u002Fstrong\u003E非常罕見，只佔所有恆星的\u003Cstrong\u003E0.1%\u003C\u002Fstrong\u003E不到，但它們是整個宇宙中最亮、最亮的恆星，也是宇宙中氫消耗最快的地方。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp9.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F82ae4e470b01404caf5b8d17d1af1b20\" img_width=\"700\" img_height=\"835\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E另一方面，質量最低的恆星，也就是主序\u003Cstrong\u003Em級恆星\u003C\u002Fstrong\u003E，在燃燒完所有的氫之前，可能會存在幾百億甚至上萬億年(是目前宇宙年齡的\u003Cstrong\u003E1000多倍\u003C\u002Fstrong\u003E)。表面上看，這似乎並不那麼重要，但別忘了\u003Cstrong\u003Em級恆星\u003C\u002Fstrong\u003E是宇宙中最常見的恆星類型;今天活着的四顆恆星中就有三顆是m級恆星!\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002Fa1cd7891bc57453bb3483b9a86d9e83b\" img_width=\"700\" img_height=\"253\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E你可能會認爲，考慮到在過去\u003Cstrong\u003E138億年\u003C\u002Fstrong\u003E的時間裏有多少代恆星工廠的誕生和死亡，考慮到地球上和整個太陽系中存在着大量比氫重的元素，今天的宇宙中氫的數量會少得多。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E但事實並非如此。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002Fe5b3ade66d674b1bb8b9735a62ea8816\" img_width=\"700\" img_height=\"312\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E我們的太陽其實最具有代表性了，不大也不小，而且屬於第三代恆星，之間已經有恆星在我們這裏生存過。太陽是在宇宙超過\u003Cstrong\u003E90億年\u003C\u002Fstrong\u003E的時候在螺旋星系的平面上形成的，螺旋星系是宇宙中最普遍的星系。然而，當我們的太陽形成時，它仍然由（按質量計）\u003Cstrong\u003E71%\u003C\u002Fstrong\u003E的氫、\u003Cstrong\u003E27%\u003C\u002Fstrong\u003E的氦和大約\u003Cstrong\u003E2%\u003C\u002Fstrong\u003E的“其他”物質組成。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E如果我們把質量轉換成“原子數”，並將太陽視爲宇宙中恆星的代表和典型，這意味着在宇宙最初的\u003Cstrong\u003E93億\u003C\u002Fstrong\u003E年裏，氫的比例從\u003Cstrong\u003E92%下\u003C\u002Fstrong\u003E降到\u003Cstrong\u003E91.1%\u003C\u002Fstrong\u003E。\u003C\u002Fp\u003E\u003Ch1\u003E就是這樣。氫含量變化怎麼會如此微小呢？\u003C\u002Fh1\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002Ff27ba6383f5f41cba441bb681eb505bf\" img_width=\"700\" img_height=\"445\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E我們需要搞清楚的是：恆星的形成一般都是星團出現的，一個星團包含數百、數千顆恆星，我們的太陽也不例外！恆星最終都會彼此分離，並且獨立出去！\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E當分子云坍縮形成恆星時，只有初始雲質量的\u003Cstrong\u003E5- 10%\u003C\u002Fstrong\u003E最終形成恆星。剩下的絕大多數被最早形成的大質量恆星發出的輻射吹回到星際介質中。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F8b83005082fe46b08d5f9b1dc80753a8\" img_width=\"700\" img_height=\"787\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E除此之外，所有比\u003Cstrong\u003EM級恆星\u003C\u002Fstrong\u003E重的恆星在膨脹成紅巨星之前只能燃燒其總燃料的10%。對於質量最低的(M級)恆星，由於“燃燒”的足夠慢，整個恆星有時間發生物質對流，將燃燒的燃料從核心移動到外層，並將未燃燒的氫移動到核心繼續燃燒；像比鄰星這樣的恆星最終會將\u003Cstrong\u003E100%\u003C\u002Fstrong\u003E的氫轉化爲氦，這個過程需要幾萬億年的時間。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F9a1fb3fb55014643a6613fbc9d24ef78\" img_width=\"700\" img_height=\"777\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E但是每一顆屬於較重類別的恆星將燃燒其\u003Cstrong\u003E10%\u003C\u002Fstrong\u003E的氫燃料，死於超新星或行星狀星雲（紅巨星後會經歷這個階段），並將絕大部分未燃燒的燃料又返回到星際介質中。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E然而宇宙中的星系正在局部結構中慢慢的合併，例如：銀河系和仙女星系合併後會橫掃周圍的小星系（大小麥哲倫星系），星系的合併會造成大量的恆星爆發！\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F83c91785fea447879f9bbc9d771f7637\" img_width=\"700\" img_height=\"516\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E這些恆星爆發的越猛烈，實際上就有越多的氫被完全從星系中排出，拋入到星系空間中！此時，宇宙中大約\u003Cstrong\u003E50%\u003C\u002Fstrong\u003E的氫根本不與任何星系結合，只是佔據了星系之間的空間，很可能再也不會形成恆星。最重要的是，在宇宙的歷史上，總的恆星形成率已經大幅下降；從最大值來看，現在宇宙形成新恆星的速度只有以前的\u003Cstrong\u003E3%。\u003C\u002Fstrong\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp3.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F042bf4e7aa034749938f51d97e987fed\" img_width=\"700\" img_height=\"490\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E星系合併後仍然是束縛結構，並且在遙遠的未來將繼續擁有非常大量的氫。但是很可能不會用今天占主導地位的機制創造出新的恆星，我們其實可以想到，像太陽這樣的三代恆星死亡後，基本就終結了！所以要形成新的恆心就需要有新的機制來主導！\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E但我們預計在數萬億年內(是現在宇宙時代的數百或數千倍)，可能會有更長的時間都會出現新的恆星，只是恆星形成的速度會更慢！\u003C\u002Fp\u003E\u003Ch1\u003E總結：只要宇宙還在，氫永遠占主導地位\u003C\u002Fh1\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp1.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002F7785caebd613494786aa870a4f64e4a1\" img_width=\"700\" img_height=\"525\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E屆時宇宙會變暗，但不會是因爲氫耗盡。相反，這是因爲剩下的氫不能結合在足夠大的分子云中形成更多的恆星。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E這只是一個估計，在未來按原子的數量來說，宇宙中氫的含量會降到80%以下。換句話說，我們將會形成大量的氦和大量較重的元素，但是在任何時候，即使我們把理論的時鐘運行到無限遠，宇宙也將永遠主要是氫。從質量上來說，宇宙最終可能會存在不到50%的氫。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cdiv class=\"pgc-img\"\u003E\u003Cimg src=\"http:\u002F\u002Fp9.pstatp.com\u002Flarge\u002Fpgc-image\u002Ff92f48b867ac4de8a5fdd9b04907261c\" img_width=\"700\" img_height=\"404\" alt=\"一口氣搞懂︱從宇宙誕生到未來，氫元素的含量會發生怎樣的變化？\" inline=\"0\"\u003E\u003Cp class=\"pgc-img-caption\"\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E\u003Cp\u003E80%、50%你可能想知道這個數字有多準確，遺憾的是我們沒有足夠的理論或計算能力去肯定的說就是這個數，我們也沒有足夠長的時間去一直觀察宇宙的發展。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E但是據我們所知，可以肯定的說：氫最初是宇宙中最豐富的元素，只要宇宙還存在，它就會一直保持這種狀態。\u003C\u002Fp\u003E\u003C\u002Fdiv\u003E"'.slice(6, -6), groupId: '6720491702852780556