第416章 天體與原子！宏觀與微觀！物理一法通萬法！

  第416章 天體與原子！宏觀與微觀！物理一法通萬法！

  國際天文學聯合會的成立，讓眾人看到了布魯斯教授對於天文學的熱愛。

  戴森更是笑著對同行們戲言：

  「布魯斯教授經常去格林尼治天文台看星星。」

  「但是他連最基本的星座都分不清。」

  「每次他都要我在旁邊，為他詳細解釋。」

  戴森的話讓大佬們會心一笑。

  原來布魯斯教授還有這麼可愛天真的一面。

  總是看著對方在物理學領域大殺一通，眾人早以為布魯斯教授是無所不能的。

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  海耳說道：「聽說布魯斯教授不善於做物理實驗。」

  「現在看，他同樣不擅長天文學的實驗操作。」

  「他是天生的理論天文學家！」

  這個時代天文學並沒有實驗和理論的劃分。

  所有的研究都必須基於真實的觀測數據，恆星的光譜、位置、大小等等。

  但是廣義相對論的出現，顯然超越了傳統天文學的範疇。

  天文學家有了新的工具，做一些理論性的分析。

  而有一件事，讓眾人大概猜到了布魯斯教授喜歡的研究方向。

  會議各職務選舉完成後，還有另外一項安排，那就是天文學家們做報告。

  其中愛丁頓的報告內容，引起了李奇維的極大興趣。

  愛丁頓自從證明星光彎曲後，儼然已經是天文學界的超級新星。

  但是他並沒有沉溺在往日的榮光中，而是繼續突破自己。

  他把研究方向轉到了恆星的形成和演化。

  天文學按照研究對象劃分，可以分為以下幾個層次：

  行星層次、恆星層次、星系層次、宇宙。

  哈勃目前的研究方向，就屬於星系和宇宙層次，俗稱的大尺度天文學。

  但是這並不代表大尺度就比小尺度重要。

  作為宇宙中最常見的天體，恆星對於人類有著非比尋常的意義。

  因為要是沒有太陽，連人類存在的基礎都沒有了。

  地球沐浴在太陽的照耀下，已經上億年了。

  但是對於頭頂的那個大火球，人類卻幾乎是一無所知。

  所以對於恆星的研究，也是天文學最火熱的方向。

  而其中最重要的兩個未解之謎：

  第一，恆星的能源到底來自何方？為什麼恆星可以燃燒億萬年而不熄滅？

  第二，恆星的最終結局又會是什麼？它會變成塵埃消散在廣袤的宇宙之中嗎？

  在1900年以前，這些問題是無解的。

  用專業的話說就是：歷史還沒發展到可以解決的階段。

  但是隨著廣義相對論、量子論、原子結構等理論的相繼出世。

  恆星的秘密有了突破的可能。

  顯然後世大家都知道，恆星從誕生到消亡，一共會經歷四個階段：

  第一階段是恆星的誕生，也稱原始星雲階段。

  宇宙中到處飄散的龐大氣體和塵埃，因為引力作用而聚集在一起。

  隨著聚集的質量越來越大，引力也越來越大，從而使得星雲內部的溫度和壓力開始升高。

  於是就進入了第二個階段：成熟的主序星階段（不要管主序星這個概念，理解為成熟體就行）。

  星雲內部龐大的壓力和極高的溫度，使得核聚變有了發生的可能。

  最先發生的核聚變就是氫原子變成氦原子。

  核聚變產生的巨大能量，提高了星雲內部的壓強，從而抵消了自身引力的坍縮效應。

  當兩者達到相互平衡的狀態時，一顆穩定的恆星就正式誕生形成了。

  這就是恆星能源的來源：核聚變。

  但是，恆星再大，它的質量也是有極限的。

  總有一天，它體內的氫原子會被消耗完，全部變成氦。

  這時候，氫聚變就不能維持下去了。

  恆星的演化也來到了第三個階段：紅巨星階段。

  在這個階段，雖然氫原子沒有了，但是聚變依然在發生。

  當溫度達到1億度時，氦原子核經過複雜的變化，聚變成了氧原子核，這一步叫氦燃燒。

  隨著溫度不斷升高，聚變不斷發生。

  從低原子序數的元素，逐漸聚變為高原子序數的元素。

  直到最終的極限：鐵元素。

  所有恆星內部的核聚變，到生成鐵元素後就停止了。

  因為鐵聚變是一個特殊的過程，當兩個鐵原子核發生聚變時，不再是放出能量，反而是吸收能量。

  這就導致核聚變所需的溫度和壓力無法繼續維持。

  因此，鐵的形成就標誌著恆星已經瀕死。

  在這個階段，恆星內部因為引力而繼續坍縮，但外層物質卻不斷膨脹，並噴射各種物質。

  恆星的體積不斷變大，最終形成紅巨星。

  此時，如果恆星原本的質量特別大（幾十到幾百倍太陽質量），超過了某個界限，那麼就會發生超新星爆炸。

  這是宇宙中最為可怕的天體現象之一。

  超新星爆炸產生的光度，足以和整個銀河系中幾千億顆恆星的光度總和相當。

  一瞬間釋放的能量，相當於太陽在100億年內釋放的能量總和。

  那是恆星在死亡前發出的不甘怒吼，極盡升華，橫掃一切。

  這才是真正意義上的「天災」，沒有任何手段能夠阻擋。

  一位壽元無多的老恆星，攜著帝超新星而來，就問你怕不怕。

  最後，恆星所在只有殘留的少數塵埃，在宇宙風的吹拂下，永久消散於天地間。

  當然，宇宙中大部分的恆星質量都較小（幾到幾十倍太陽質量），並不會發生超新星爆炸。

  它們會走向另外一種結局。

  這就是恆星演化的第四個階段：末期演化階段。

  在這個階段，恆星一般會變成三種類型的天體。

  分別是：白矮星、中子星、黑洞。

  第四階段的恆星雖然無法再發生核聚變，避免引力坍縮。

  但是其組成原子並不是那麼好壓縮的。

  因為原子內部有電子，而電子由於泡利不相容原理，很難被壓縮。

  這種抵抗力叫做電子簡併壓力。

  所以，當恆星自身的引力和電子簡併壓力平衡時，就形成了白矮星。

  但是白矮星存在質量上限。

  當它的質量超過1.44倍太陽質量時，其產生的引力就會大於電子簡併壓力。

  這時候，原子被壓碎，電子就會和質子被壓在一起，形成中子。

  中子之間同樣存在中子簡併壓力，使得中子無法被輕易壓縮。

  當引力和中子簡併壓力平衡時，就形成了所謂的中子星。

  中子星是人類目前發現，除黑洞外密度最大的天體。

  一顆直徑十公里的中子星，其質量就能與太陽質量相當。每立方厘米的中子星物質，質量可達十億噸，簡直恐怖如斯。

  然而，演化還沒有結束。

  中子星同樣存在質量上限。

  當中子星質量超過2-3倍太陽質量後，其產生的引力將碾碎一切。

  這時，恆星就會變成宇宙中天體的終極存在：黑洞。

  至於黑洞還有沒有更進一步的演化，目前的天文學界就不知道了。

  以上，就是恆星演化過程中的四個階段。

  具體的過程非常複雜，而且還存在很多特殊情況，但是核心是不變的。

  可以看出，恆星演化與原子結構的研究進展息息相關。

  當物理學家沒有發現質子、中子時，也就不可能理解恆星的內部構造。

  宏觀與微觀，最偉大的天體與最渺小的原子，通過物理，完美地結合在了一起。

  真實歷史上，盧瑟福提出元素蛻變假說，並於1919年發現質子，原子核的秘密初步顯現。

  核聚變和核裂變的思想開始萌芽。

  1920年，愛丁頓首次提出恆星由核聚變提供能源，但沒有給出證明。

  直到1929年，物理學家才從理論上計算了氫在高溫下聚變成氦的可能性。

  1931年，拉曼的侄子，錢德拉塞卡，基於狹義相對論，提出了白矮星的質量上限，這個極限被稱為「錢德拉塞卡極限」。

  1932年，查德威克在盧瑟福的指導下，發現中子。

  緊接著，1936年，奧本海默提出了中子星的質量上限，這個極限被稱為「奧本海默極限」。

  李奇維之前曾有過一個想法。

  那就是引導別人研究核聚變，而他自己則帶著華夏研究核裂變。

  這是非常有可能性的，因為核聚變在天文學領域有著重要的意義。

  對於核聚變的研究，要比核裂變提前很多。

  現在，好像終於到了那個時間點了。

  但是李奇維的想法也和以前有點不同了。

  當愛丁頓分享他對於恆星內部結構的研究時，李奇維接連提了幾個問題。

  所以這讓在場大佬們以為，布魯斯教授對恆星研究感興趣。

  畢竟，從理論上分析恆星的組成和構造，完全不需要認識什麼星座，甚至連望遠鏡都不會用也沒關係。

  理論物理學家就是這麼吊。

  愛丁頓見到李奇維對他的研究內容感興趣後，顯得非常興奮。

  這讓他有一種受寵若驚，被大佬翻牌的感覺。

  成立大會結束後，愛丁頓、戴森等人和李奇維結伴而歸。

  路途上，愛丁頓欣喜地說道：

  「布魯斯教授，我真沒有想到您會對恆星研究感興趣。」

  「我還以為您會繼續研究宇宙膨脹呢。」

  李奇維隨意一攤手，玩笑道：

  「戴森台長知道的，我到現在連望遠鏡都沒有玩熟呢。」

  幾人哈哈大笑。

  愛丁頓哭笑不得，大佬你也太隨意了。

  他甚至都懷疑，布魯斯教授所謂的研究天文學，可能就是研究物理累了，閒暇時隨便搞搞。

  但是愛丁頓有強烈的預感，哪怕是隨便研究，布魯斯教授也會發表震驚天文學界的成果。

  畢竟，那可是布魯斯教授啊，沒有人知道他的極限在哪裡。

  他跟哈勃聊天，隨手就解決了人工合成氨的催化劑問題。

  參加生物學的會議，又當場提出基因突變、基因鏈等概念。

  現在研究天文學，發表重磅成果簡直是理所應當的。

  這時，愛丁頓接著問道：

  「教授，那您具體會研究哪個方向呢？」

  「我也想做個參考，以後遇到問題可以向您請教。」

  一旁的戴森也很好奇。

  他對於李奇維研究天文學，絕對是雙手贊同。

  量子研究所距離格林尼治天文台那麼近，布魯斯教授有什麼成果了，受益最大的肯定是他。

  戴森甚至都在想，乾脆以後把天文台的所有人，都派去布魯斯教授那裡進修。

  如此一來，格林尼治天文台的實力，絕對能提升一大截。

  至於天文和物理是不同的學科。

  戴森表示：「對於布魯斯教授而言，有什麼區別嗎？」

  面對愛丁頓的問題，李奇維微微一笑。

  「我可能會研究恆星的能源問題。」

  「我覺得這個問題很有意思。」

  「太陽為什麼能燃燒那麼久？」

  「它的能量到底來自哪裡？」

  「如果我們人類掌握了這種力量，是不是以後就不用再為能源發愁了。」

  「另外，宇宙中的各種天體，它們之間有沒有什麼區別？」

  「比如黑洞和恆星，為什麼會有不同的性質？」

  「等等。」

  「就當是閒暇時的消遣了。」

  「說不定我以後我還要經常請教你們呢。」

  嘩！

  李奇維的話頓時讓戴森、愛丁頓一行人肅然起敬。

  他們研究天文學，或是為了自身名利，或是為了夢想，或是為了工作。

  但是看看人家布魯斯教授。

  連研究天文學時，腦子裡想的都是人類的命運。

  這就是大佬的胸懷啊。

  果然人比人氣死人。

  眾人對於李奇維簡直崇敬到無以復加。

  「世界上怎麼會有這麼完美的科學家！」

  不過，愛丁頓卻忽然覺得胸口有點痛，好像他有什麼最珍貴的東西失去了。

  他喃喃自語：「看來最近不能經常熬夜了，要注重休息。」

  可惜，愛丁頓沒有機會和洛倫茲教授交談，不然說不定兩人能發現什麼端倪。

  就在李奇維高調現身天文學領域，提出世紀大辯論，引起轟動時。

  另一邊，他的至交好友盧瑟福，即將在原子領域，同樣高調地發出自己的聲音。

  盧瑟福和李奇維，並稱為卡文迪許實驗室嫡出的絕代雙驕。

  但是在李奇維的耀眼光芒下，很多人都忘卻了盧瑟福的驚人才華。

  那個陰差陽錯，以物理成果獲得化學諾獎的大佬，他已經沉寂太久了。

  這一次，他將極盡綻放屬於自己的光芒。

  (本章完)

  （還有更新耶）