09.15 一立方厘米的白矮星,中子星,黑洞放在地球上會怎樣?

其實這個結局並不複雜,對地球沒有任何影響,根本啥也不會發生。

緻密的天體

實際上,白矮星,中子星,黑洞是宇宙中的緻密天體,質量未必比恆星大,但密度都要比普通的天體大得多。比如:中子星一勺子大概就是一立方立釐米,質量差不多就得有好幾億噸重。為什麼這些天體的密度會這麼大呢?

我麼要從原子的結構說起,我們都知道原子是由電子和原子核構成的,原子核又是由質子和中子構成的。

一立方厘米的白矮星,中子星,黑洞放在地球上會怎樣?

但實際上原子結構超乎很多人想象的,這是因為它幾乎是“空”的,這裡的“空”指的不是物理學上的“空”,而是我們平時常說的那種“空。其中原子核只佔原子大小的不到1%,而電子還要更小一點。這是盧瑟福通過實驗證實的結果,他利用α粒子去轟擊金箔,發現大多數的粒子都是直接穿過去的,只有極其少量的才會發生偏折。

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通過理論計算,我們就會發現原子核和電子其實很小很小,如果原子有足球場那麼大,那麼原子核可能只有螞蟻那麼大。而電子在原子核外呈現概率雲的形式。

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也就是說,如果外力足夠大,“有可能”可以把電子壓入到原子核內,然後讓原子核排排列。這時候的物質密度就會特別大,遠遠高於一般的物質。這種可能有沒有呢?

實際上,確實有。白矮星沒有做到,不過它在引力的作用下,自身的密度也極其大。抵抗它不能進一步收縮的叫做電子簡併力。這是什麼意思呢?

這是微觀粒子(主要是費米子)的一種性質,叫做泡利不相容原理。這個原理的大致描述是:

兩個完全相同的費米子,不能處於完全相同的量子態。

一立方厘米的白矮星,中子星,黑洞放在地球上會怎樣?

啥意思呢?就是說,粒子應該一個蘿蔔一個坑,每個坑都不一樣。不能亂排亂坐,有一個座次的規則。這個規則會使得粒子不會輕易改變自己的狀態,產生一種量子效應來抵抗外來的力。電子就是這樣。而構成白矮星的原子就是依靠這種量子效應來抵抗引力的。

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而中子星呢?由於質量巨大,導致引力巨大。這時候電子的簡併態無法抵抗住外來的引力,電子就會被壓到原子核內,電子和質子發生反應生成中子,所以整個中子星大多都是中子組成的。

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而中子也有簡併態,也能產生抵抗引力的作用,中子星不會進一步坍縮就是因為中子的簡併態抵抗住了引力。

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而黑洞就更猛了,由於質量還要再大一些,引力就更大了,於是,中子的簡併態也扛不住引力,在這個過程中科學家預計還有夸克的簡併態會抵抗引力,但是目前我們還沒有發現夸克星,所以,按照目前的觀測就是直接壓成了黑洞。

一立方厘米的白矮星,中子星,黑洞放在地球上會怎樣?

所以,白矮星、中子星、黑洞都是十分緻密的天體,大多數的中子星個頭都很小,直徑也就10~30公里,但他們對於時空的扭曲程度大於普通的恆星。

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一立方厘米的緻密天體?

如果這些天體直接放到太陽系來,那就會直接摧毀整個太陽系。在宇宙中白矮星就常常會吃掉自己的伴星(已經變成紅巨星的伴星),然後發生Ia型超新星爆炸。

一立方厘米的白矮星,中子星,黑洞放在地球上會怎樣?

中子星也同樣如此,如果把中子星直接扔到地球上,那地球肯定直接炸了。

一立方厘米的白矮星,中子星,黑洞放在地球上會怎樣?

黑洞也是出了名的吃貨,宇宙中的天體遭遇了它基本上都不會有啥好下場。

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但是,如果我們就搞出一立方厘米的這些緻密天體,那會如何呢?

實際上,通過上文的講述,你大概也應該瞭解到,這些天體能夠這麼緻密,說白了是因為引力的作用,而引力和質量是相關的,質量越大引力越大。也就是說,它們要保持自身的這種恐怖的狀態,至少是需要超大質量的。但是一立方厘米的緻密天體,其實質量很小,小到它根本無法維持住高密度狀態,因此,這一立方厘米的物質只要離開了天體,就是普普通通的物質,沒有什麼特別的,更不會對地球有任何傷害。


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