穿透小说行
如果我们把一立方厘米的中子星物质放在地球上,地球不会被这些中子星物质撕裂吗?
中子星要理解这个问题,首先要搞清楚中子星是怎么来的。
中子星其实是恒星演化的产物,但并不意味着所有的恒星都会变成中子星。相反,只有少数恒星最终会变成中子星,那么这其中有什么样的机制呢?
首先,与普通天体相比,恒星其实属于大家伙。以太阳系为例,太阳是绝对的霸主,占质量的99.86%,其余天体加起来是0.14%。
但我们需要知道的是,太阳在恒星家族中并不大,它属于黄矮星。在宇宙中,有一些恒星比太阳大得多。由于质量极大,这些恒星本身的引力也超级大。引力会自我挤压,如果没有任何力量的抵抗,这些恒星就会被压成小球。不过幸运的是,由于自身引力的挤压,这将迫使恒星内核呈现等离子体状态,在量子隧穿效应和弱力的共同作用下发生核聚变反应。一般来说,第一阶段反应是氢的热核聚变反应,有两条路径,但反应的结果是四个氢核反应形成一个氦-4核。
太阳目前正在进行核聚变反应,这也是太阳辐射的来源。如果恒星的原子核燃烧了所有的氢核,只要恒星的质量足够大,就可以继续下一阶段的核聚变反应,即开始燃烧氦核生成碳原子和氧核。当氦核也被燃尽后,会继续燃烧碳原子核和氧原子核,产生一个原子序数更大的原子核。我们会发现,这个反应其实是在向更大的原子序数方向发展。宇宙中从氦到铁的原子元素主要是由恒星的核聚变反应制成的。
只要恒星的质量足够大,这种反应就可以持续到铁元素被烧掉。铁核是宇宙中最稳定的核,比结合能最大。这意味着铁核的核聚变反应是消耗能量,而不是释放能量。要触发铁原子核的核聚变反应,需要巨大的能量,这也意味着恒星的质量要足够大。
科学家发现,质量是太阳8倍以上的恒星可以继续下一步反应。但是这种反应特别强烈,过程中会发生超新星爆发,亮如星系。
在超新星爆发过程中,如果恒星的核心质量大于太阳的1.44倍,小于太阳的3倍,就会在引力作用下形成中子星。如果质量超过太阳的三倍,就会变成黑洞。
如果恒星最终变成了中子星,那么此时引力与中子星内部的中子简并压力处于平衡状态,使得恒星没有被压成一个小球。
但是,中子星的密度远远大于普通天体。一般来说,中子星的密度已经达到了每立方厘米10 13 ~ 10 15g的数量级。普通中子星的质量一般在太阳质量的1.35到2.1倍之间,但它的半径只有10到20公里之间,只有太阳半径的三分之一到七分之一。根据广义相对论,中子星对时空的扭曲程度相当可怕。如果我们往地球上扔一颗中子星,地球肯定会爆炸。
一立方厘米的中子星物质放在地球上。如果我们在地球上放一立方厘米的中子会怎么样?
答案是:什么也不会发生。原因也很简单。我们需要知道的是,中子星形成的条件是1.44倍太阳质量到3倍太阳质量。之所以密度这么大,是因为它的引力非常大,相当于一个把引力束缚得非常紧的天体。
如果只取出一立方厘米的中子星物质,那么在取出的瞬间,这种物质的质量约为10 13 ~ 10 15克。要知道地球的质量是5.965 * 10 27克,比地球的质量还要小。所以这部分物质会因为引力不够大而在瞬间变得松散,不会像中子星那么致密。因此,这部分物质将不再具有任何中子星的特征,地球上也不会发生任何事情。
如果把一立方厘米的中子星质量放在地球上,地球会被穿透吗?
中子星物质的密度是不可想象的,所以当它出现在地球上时,第一反应一定是坠落到地心。毕竟没有一个陆地能承受这么高的压力,所以可能会像烧红的刀子切黄油一样掉进地心!那么它会穿透地球吗?这需要简单分析一下。
一立方厘米的中子星物质会穿透地球吗?一立方厘米的中子星物质有多重?约为8 14 ~ 10 15g,即使按最小值计算,也有8亿吨左右,放在地面时产生的压力约为78400000000000000000000,约为7840000000 MPa,约为大气压。
这也是超级质量的重心。我们来计算一下一个体重100 kg的人在它外面会受到多大的重力。
把引力常数,一颗100公斤的立方厘米中子星的质量和相隔一米的数据代入公式,计算出两者的引力高达5336N,约544.5公斤,约0.5吨!我相信没有人能拒绝这样热情的邀请,包括这个球体周围的所有物质。所以当它出现在地球的某个地方,周围的物质就会向它聚集,形成一个雪球大小的物体!
理论上,下面的立方体会增大,对地面的压力会减小,但球仍有可能穿透地面落到地心,因为任何聚集到立方体的物质都阻挡不了它的超压,所以它还是想落到地心。
但不能穿透地球,因为最大极限只能落到地心。这个位置是重力势能最低的位置。如果中子星物质不变,它会一直留在那里。当然不会对地球有什么影响。毕竟8亿吨的物质对于地球这么大的质量来说其实不算什么。
一立方厘米的中子星物质会开始“减压”吗?很多朋友认为中子星物质受到重力的高度压缩,所以这些物质在去除重力后会反弹。理论上是这样吗?我们继续分析:
首先,我们简单看一下中子星物质是如何形成的。
组成物质的分子之间有间隙,这些间隙可以通过压缩来填充,比如压缩空气,可以恢复。如果去掉压力,气体会恢复原状。
接下来,物质通过原子间的电磁排斥来抵抗压缩,这也是为什么液体和固体很难被压缩,但还是可以被压缩一点的原因。比如马里亚纳海沟底部的水比海平面小4‰左右,但可以回收到地表。
再往下是泡利不相容电子遭遇简并力的世界。电子被强引力压缩到原子核附近,但费米子不能处于同一状态,所以量子力学下的不相容提供了最后的支撑。在这种状态下,它就是白矮星物质。理论上,如果引力消失,白矮星物质是可以恢复的,因为电子会回到原来的轨道。
中子星处于强大的引力作用下,核外电子的不相容简并力被引力突破压入核内,与质子中和成中子。我们可以肯定,稳定的中子几乎不会改变。
所以你不要指望这些中子星物质到了地球会突然膨胀成普通物质,这是不会发生的。
立方厘米的中子星会怎么样?上面说明了中子在稳定状态下不会发生变化,但这意味着在中子星的条件下,当它突然来到地球时,这个条件会被破坏,这个立方厘米物质中的中子会变成自由中子,会有一个有趣的过程,因为自由中子在弱作用下会衰变为质子,释放出一个电子和一个反中微子,当然质量也会发生变化。
质子质量1.67631.10-27kg。
中子质量1.6749286 10-27kg。
中子衰变为质子时,质量亏损约为1.378‰。看起来这个质量差很小,但是当这个质量变成8亿吨的时候,就会变成一个非常恐怖的数字。
质量缺陷约为1102699107.7667kg。
约为165438+百万吨,每秒在太阳上产生的能量约为450万吨。这种中子星物质的衰变质量亏损产生的能量大约是太阳每秒发射能量的1/4!
当然,中子衰变过程中还有一个有趣的过程,因为中子衰变会产生质子,中子不能形成元素,质子可以。中子衰变后,质子和中子形成稳定的原子核,俘获电子后会变成元素。在这个过程中,我们不确定衰变会产生哪些元素,但重元素的概率极高。和中子星合并一样,黄金占了很大比重。这立方厘米的中子星物质可能会衰变为数百万吨的黄金。
但是我们享受不到,因为大爆炸会直接毁灭地球。当然,地球会继续存在,但人类已经不在了。黄金多了有什么用?
在浩瀚的宇宙中,中子星的密度仅次于黑洞,为8 10kg 10kg/cm?,也就是8 10 10kg/m?,是水密度的100万亿倍,与原子核密度相同。
而地球的平均密度是5507.85kg/ m?。根据以上数据,中子星密度与地球密度之比为8 10/5 507.85 1.45 10/1,也就是说中子星密度是地球的145亿倍。
所以如果你把1cm?中子星放在地球上,地球会穿透它吗?其实这个问题并不难。我们可以想象一块铁是怎么掉进水里的,得到答案。
铁的密度是7.874g/cm?水的密度是1g/cm?铁的密度只有水的7.874倍。当铁掉进水里时,它会一直沉下去,直到碰到水面。如果没有表面屏障,它会穿透水体,带走一部分水,直到遇到高密度的屏障。
中子星的密度是地球的654.38+04.5亿倍。如果我们取654.38+0 cm?把中子放在地球上,它的穿透速度肯定会比铁掉进水里快,就像骑在发射的火箭上,会快速穿透地球(我不算速度),留下一个1cm?小洞,但这个小洞在土压下很快被土料填满。
不过可能有人会觉得铁可以穿透水,因为地球巨大的引力在吸引它,1cm?中子本身的引力一定比铁大很多,不会像铁掉到水里一样。
但是我觉得1cm?虽然中子比铁更有吸引力,但它仍然比地球引力小得多,所以吸引地球的仍然是地球中子,而不是中子。所以毫无疑问,中子体会像坐在火箭上一样穿透地球。
为什么会有这样的疑问?我们可以用手指画画。一立方厘米有多大?一立方厘米有一颗花生那么大。认为少数东西会穿透地球,无非是因为中子星物质不是地球上的普通物质,其密度在宇宙中仅次于黑洞。
图示:中子星物质穿透地球。
什么是中子星?中子星是宇宙中除黑洞外密度最大的天体。中子星是一些大质量恒星演化到最后阶段,发生超新星爆炸后形成的。超新星爆炸后,形成中子星的恒星的所有物质由于引力被压缩到恒星中心,最后原子的电子被压入原子核。所以中子星密度大,温度极高,中子星内部温度可能超过60亿。
图示:一些大质量恒星会演化成中子星。
中子星的密度有多大?原来一颗半径几百万公里的恒星,变成中子星后的直径约为10到30公里。在质量不变的情况下,体积缩小了上亿倍。中子星的密度可想而知。中子星的密度约为每立方厘米6543.8亿吨。
插图:中子星
中子星会穿透地球吗?如果我们把一块石头扔进水里,它会立刻沉入水下。这是因为石头的密度比水的密度大得多。同理,中子星物质的密度是地球的20万亿倍。所以中子星物质如果放在地球上,会迅速沉入地球内部。如果这些中子星的物质具有很高的速度,那么它穿过地球就像子弹穿透黄油一样容易。
图示:中子星碰撞。
中子星物质可以存在于中子星这样的极端环境中。如果我们只是把一立方厘米的中子星物质放在地球上,它会立刻爆炸。如果重达1亿吨的中子星物质在地球上爆炸,地球很可能会被炸成碎片。这真的太可怕了。
把十亿立方米的中子星放在地球上,就好比把几万颗核弹放在地球上。不仅不能穿透地球,而且一定会给地球人一场盛大的“烟火秀”。
什么是中子星?
中子星是一些大质量恒星超新星爆发后留下的原子核,由于自身引力直接将电子压入原子核,然后与质子结合产生中子。换句话说,中子星的原子核里充满了中子,根本没有电子和质子。中性中子只是相互靠近,这使得中子星的密度极高。一颗只有一立方厘米的中子星,质量超过65438+亿吨。这么大的质量,如果放在地球上,而且只集中在一立方厘米,按理说压力是无穷的,会直接穿透地球进入地心。
但问题是,中子星的中子状态必须靠整个中子星的巨大引力来维持。如果中子星的核物质与中子星分离,压入核内的电子会因缺乏外压而再次释放出来。这个过程就像核裂变一样,释放出巨量的高能粒子、射线和巨大的能量。因此,虽然只有一立方厘米的中子星被带到地球上,但由于质量巨大,这颗中子星会立即分解爆炸。
所以,在地球上放一立方厘米的中子星质量,就像在地球上投下上万颗核弹。估计游戏结束了。
首先,这个想法永远不会被证实。因为没人能把一颗中子星抬起来运到地球。中子星是宇宙中的一个极端天体。它的体积很小,质量相当于太阳,温度和亮度是太阳的几十倍甚至几千倍。因为这样一团物质储存在直径十几公里的天体中,其引力变得极其可怕。
如果你把一颗中子星放入太阳系,你会发现。任何靠近中子星的天体都会被撕成碎片,被吞噬。即使中子星的大小是1CM,它的质量也和木星相当。而且不像黑洞,中子星会发出极其恐怖的辐射,也就是说。中子星还没有到达地球,地球上的生命已经被它的致命辐射杀死了。
当然,如果你把一颗中子星放在地球上,地球就会开始被吞噬,逐渐被撕成碎片。最后,中子星会取代地球,以便吞噬太阳系的其他天体。这是事实,中子星和黑洞对太阳系来说都是非常严重的灾难。因为中子星的演化终点是黑洞,如果太阳系出现中子星,迟早会变成黑洞!
千万不要认为中子星小,直径1 cm,对地球没什么危害。虽然吃饭吃饭在宇宙中很常见,但对于中子星和黑洞来说。东西越大,蛋糕越好吃!当你看到天空中的银河系或仙女座星系时,你就知道它们的存在完全依赖于中子星和黑洞。
它不会横穿地球,而是把它炸掉。首先,我们不可能从中子星上获取一勺物质。如果到达中子星表面,我们可能再也回不来了,因为中子星的逃逸速度是每秒一万多公里。那个勺子我们也拿不动,因为它重654.38+0亿吨。我们不能把它带回来,因为没有中子星的压力它会爆炸。
如果我们什么都不在乎,却把它拿回来放在地球上呢?那个立方厘米不是普通物质,是中子。认为中子星的中心压强可达10的第28个大气压,比地心压强10强3倍,比太阳中心10强21倍,比太阳中心强16倍。如果这个东西突然失去这么大的压力会怎么样——爆炸!
那么这个东西的爆炸力有多大呢?800亿颗原子弹!你想想,世界各国的原子弹加起来只有四千颗左右。这800亿颗原子弹在地球上同一点引爆。其结果可想而知,地球会分崩离析,飘向遥远的太空,一切都结束了。
这种想法太恶毒了。还好实现不了,让人松了口气。
你的想法太危险了,所以不夸张。它会毁灭地球。
中子星的物质基本上是中子简并的物质,它的内核可能已经由纯夸克组成了。之所以它的密度如此之高,是因为它不再是由纯原子构成的物质,其原子核外的核外电子已经被强大的引力压入原子核,与质子形成电中性的中子,所以它是一个完全由原子核构成的天体。极不正常,一立方厘米可以达到一亿吨!
而且简并中子的纯中子只能在中子星这样的极端环境下生存。没有这样的极端环境,简并物质必然瞬间膨胀,中子在15分钟后衰变释放出强大的能量,完全不可能带回一立方厘米。
所以既然是假设,那我们就假设当我们把它拿回来的时候会发生什么。
这立方厘米的简并中子就留下了这样的高压束缚。你想想,压缩成一立方厘米,一亿吨的中子瞬间膨胀。什么概念?也许一个城市的人会在瞬间死去,而城市的建筑却完好无损,仿佛什么都没发生过!为什么?
就因为是中子,而第三代核武器,也就是中子弹,被称为只杀人不毁楼的环保核武器。
因为它是电中性的,不受电磁力的影响,所以可以通过原子直接到达原子核,轰击原子核。所以有很强的穿透力,对人体是毁灭性的打击,在原子层面上破坏细胞组织。最致命的是,15分钟后,中子会衰变,释放的能量可以相当于几百亿颗原子弹,所以不要小看这一勺中子!
中子星是恒星晚年核心区域坍缩形成的特殊天体。在这个天体上,原子核已经不存在了,取而代之的是像仪仗队一样整齐排列的中子。
我们的太阳将在50亿年后变成红巨星。红巨星阶段之后,太阳的核心区域会变成白矮星。在以后的岁月里,一颗质量略大于太阳的恒星会在核心区域受到太强的向心力,于是组成物质的原子会被压在一起,然后被压碎,原子核也会被压碎。最终,恒星的核心会变成致密的中子星。
一立方厘米中子简并物质的质量从8亿吨到6543.8+0亿吨不等。如果这颗花生大小的中子星到达地球,其巨大的质量所带来的巨大引力会使周围的物质迅速向其聚集。在这个过程中,“花生”会迅速下沉到地核,然后停在地核区域,因为这里是地球引力势能最低的地方,基本上处于类似太空的失重状态。
但是中子星物质理论上是不可能离开中子星的。这种物质状态在强大的引力下被挤出。一旦中子星物质离开中子星,突然以非常非常小的引力到达地球,那么这个中子就会变成自由中子。
自由中子在衰变为质子的过程中会损失65,438+0.378%的质量,这些质量会以能量的形式释放出来。一立方厘米的中子星物质衰变为质子后,几百万吨的质量会转化为能量释放出来。这种“无法控制的衰变反应”会像鞭炮炸泥一样把地球炸上天。
在刘的科幻小说《三体》中,三体文明的“强相互作用宇宙探测器”表面基本是简并的,因此具有无与伦比的硬度和绝对光滑的外表。未来人类如果能制造出简并物质,就可以深入到地球或者其他天体的核心。
如果把1立方厘米的中子星物质放在地球上,地球会被穿透吗?
中子星是如何形成的?
当一颗质量通常超过太阳8倍的大质量恒星在演化末期通过超新星爆发时,大量的物质将被抛出,然后留下一个核心。当核心的质量在太阳质量的1.44-3倍之间,那么就可以形成中子星。典型的中子星半径为10-20km,可想而知其密度有多恐怖。我们在科普中经常看到,中子星上的1立方厘米的物质可以重达数亿吨,这就是为什么。
题目说要把中子星的物质放到地球上,这里需要知道中子星的物质是哪一部分。因为中子星的物质也是分层的,外壳、中间层、内核的物质是不一样的,分好几种。没有必要在这里一一介绍。现在我们假设中子星的简并物质会被移到地球上。
一般情况下,中子星上的物质是无法离开中子星的,因为中子星的物质是保持在一种状态的,这种状态都是由自身引力和中子简并压* * *,在这种状态下自身引力不断收缩,而中子简并压则在抵抗引力收缩,从而达到一种平衡的状态。如果中子星物质突然离开这样的环境,自然不可能保持原样。
另外,用铲子铲一块中子星物质是不可能的。它表面的硬度远远超过我们现在的技术铲一块的能力。
但是,我们不考虑这些问题。为了满足题主的愿望,我们想象中子星物质突然降落到地球表面。会发生什么?
如前所述,1立方厘米的中子星物质重达数亿吨,也被假定为中子简并物质。因为突然出现在地球上,中子会迅速衰变,平均半衰期只有15分钟。在衰变过程中,它会变成一个稳定的质子,释放出中微子和电子。但在这个过程中,衰变前后的粒子总质量并不相等,衰变后的粒子总质量小于衰变前的质量,说明有一部分质量转化为能量释放出来,可以用E = MC 2来描述(C是光速的值,单位为米每秒),损失的质量乘以C ^ 2得到的值是极其巨大的。
因为几亿吨中子星物质的原始基数太大,最后释放的能量也很大,说不定地球会是这个样子。但是,它不会穿透地球。
文/科学码头