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你能否吃到宇宙间最难得的美食

2017-06-26

知识窗 2017年6期
关键词:中子星挖掘机引力

据说,中子星物质乃是宇宙中难得的美食,能吃到一口就是八辈子修来的福气。不过,我们先来看看,吃到这种美食的可能性有多大。

中子星距离地球表面400光年,要到达中子星,即便坐上接近光速的飛船,也要经过400年的飞行。不过,由于快速运动的相对论效应,对于你来说,只过去了几年。所以,与吃到宇宙间极品美食相比,这点时间的付出还是值得的。

经过几年的飞行,你乘坐的飞船终于接近中子星表面。由于中子星表面的重力加速度十分惊人,所以飞船不可能像飞机在地球上那样着陆,最好的办法就是把一个挖掘机放下去,挖取你想要的中子星物质。当然,这个挖掘机不仅要强度足够大,还必须耐高温,因为中子星表面温度超过一百万摄氏度。

更大的难度还不在于此,中子星是分层的,外壳由电子和铁原子核组成,往下才是美味的中子星物质——中子,距离外壳超过3公里。挖掘机探入3公里之后,更大的考验还在后面。

假设你成功挖到1立方厘米的中子星物质,并要带着它离开中子星,回到地球,这又是一个难题。中子星得以保持中子态,是由于巨大的自身引力和中子简并压力(即粒子间的互相排斥力)的平衡。离开中子星后,引力没有了,这一勺物质肯定无法保持原样,你必须把它放进一个可以保持中子态并且屏蔽引力的高科技冰箱内。

最后,你克服了所有的困难,带着这勺美味返回地球,准备享用。打开冰箱,当中子星物质出现在你面前的那一瞬间,你会在一股强大的召唤力下,奋不顾身地扑向它,且身轻如燕。这是怎么一回事呢?

原来,一勺1立方厘米的中子星物质重达10亿吨,与一座珠穆朗玛峰差不多。当体重为70公斤的你,距离它1米的时候,你们之间的引力是4672牛顿(根据万有引力公式,F=GMm/R2,其中G是万有引力常量,数值为6.67×10-11,M、m分别是中子星和人的质量,R为两者之间的距离,F为两者之间的引力),这样的引力足以让你“向它飞去”。

不过,恐怕你根本没有时间把它放进嘴里,细细品味。根据以上公式,可知引力与距离的平方成反比,所以距离越近,引力越大。当你的头部刚刚接触中子星物质时,你的脚底还在1.7米以外。在头顶处,1公斤物质受到的引力为2668000牛顿;在脚底处,1公斤物质受到的引力仅为23牛顿。如此巨大的引力差,导致你的身体各部分以不同的速度投向中子星物质,结果就是你的身体会像橡皮泥一样被拉长。

你根本无法慢慢体会到跌入黑洞时被拉长的“面条化”效果,而是飞速地与中子星物质合为一体,均匀地分布在其表面。这样的结局,与其说是你“吃掉”中子星物质,倒不如说是它“吃”了你。

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