03.08 光速飞行每秒可绕地球7圈半,而中子星每秒可旋转700圈,超光速了吗?

心系宇宙天地宽


光在真空中的传播速度大约为每秒30万公里,地球周长大约4万公里,换算下来,光速也就相当于地球每秒转7圈半时的线速度。而自转最快的中子星每秒甚至达到了2000圈的速度。所以我们会好奇中子星赤道附近的速度有没有超过光速呢?




其实并没有,如果中子星的体积和地球那么大,那肯定超过了光速。而事实上中子星的体积都特别小,半径基本都在20公里以内。是除黑洞以外,密度最大的天体,达到了水的密度的100万亿倍。如果把地球压缩成这样,直径将只有22m。


正是由于中子星体积很小,所以看似2000转的角速度,如果按20公里的直径算,线速度大约是25万公里每秒,与光速还是有一定的差距。中子星并没有超光速。


星球上的科学


地球的赤道周长约为4万公里,而宇宙中的最快速度,也就是光速,速度在30万千米每秒,所以说,光可以一秒钟绕地球赤道七周,不过光是沿直线传播的,所以光并不会绕着赤道走,只不过为了形象描述光速之快,我们用这个打比方。



在宇宙中,有一种奇怪的天体,它的密度仅次于黑洞,每一立方厘米的质量达到了8千万到20亿吨之多,它的密度即相当于原子核的密度,也就是水的一百万亿倍。如果把地球压缩成和这个天体一个密度的话,那么地球的直径将会只有22米,而这个可怕的天体不是别人,正是中子星。

和白矮星一样,中子星同是恒星生命末期可能形成的状态之一,只不过相比于形成白矮星的恒星,中子星的母体恒星,质量更大,一个典型的中子星,其质量介于1.35倍到2.1倍太阳质量之间,但是其半径仅仅只有10到20公里。中子星除了高密度,小体积之外,还有另外一个特点,在恒星演化成中子星的过程中,由于角动量守恒的缘故,中子星的自转周期越来越短,甚至短至1/700秒,也就是说,每一秒钟,中子星可以自转700周!



既然中子星的自转速度都这么快了,那么中子星的自转线速度能不能超过光速呢?答案是不能,而且差得远了,原因在于虽然中子星自转周期短,但是其半径很小,所以其自转线速度的最大值和光速相去甚远。

其实我们可以稍微计算一下,假设一中子星的半径达到了20千米,而自转周期为1/700秒,那么其表面的线速度为8.8万千米每秒,而光速为30万千米每秒,所以中子星表面的线速度最大值连光速的三分之一都达不到,更别提这还是按照最大值进行计算的,而实际上中子星的半径和自转频率不可能同时达到最大值,因为如果半径越大的话,那么自转频率就会越低。所以说,中子星表面自转线速度是不会超过光速的。



事实上,光速最快原理已经是一个真理了,这不容质疑,宇宙中没有任何物体运动的速度可以超过光速,如果中子星自转速度可以超过光速的话,那么科学家早就会知道了,所以可见光速最快原理是多么正确。从1934年中子星被预言存在到1969年首颗中子星被观测发现到中国的FAST天眼接连发现脉冲双星,人类对于中子星的认识越来越深入了,中子星这颗神秘的天体,正在被人类慢慢认知。


镜像科普


光速每秒绕行地球七圈半和中子星每秒自转700圈是两个概念,根本不能一概而论。虽然目前地球找不到任何可以达到每秒700转的速度,但是我想说,就算有,一张光碟每秒自转1000转,它能超过光速吗?答案肯定是不能的。


旋转的中子星,其实也叫做脉冲星。高速自转时会不断的发射电磁脉冲,转一圈扫过地球一次,通过脉冲信号可以确定它的自转速度。脉冲星由此而来,但不是所有中子星都能叫做脉冲星!

目前,发现的脉冲星自转速度其实还不止700圈一秒,最高达1000转一秒以上。如果真的超过光速,自己首先都会分崩离析,因为引力根本束缚不住如此巨大的离心力。所以这是不可能的事。如果要用数据来说的话也可以,往下看!

既然脉冲星是发射电磁脉冲,那么肯定是和磁场有关系的。那么要具备超强的磁场,首先质量必须很大而体积又要很小!中子星的密度可最大可达到20亿吨每立方厘米!所以在这种密度下,哪怕它是由恒星演化而来,体积也不会有多大。因为我们地球如果像这种程度压缩,直径只有22米。

目前,脉冲星的直径一般在10千米左右,在知道直径的情况下,其实很好算周长,小学生都会算。用10×3.14大约得周长31.4千米左右。这里我们多算点,给个大大的100千米。

自转也给大点,2000转每秒,算下来也只不过能达到20万千米一秒的自转速度。亚光速都达不到。并且宇宙中也根本没有这种脉冲星。达到腰围100千米的脉冲星,它绝对是再压缩进化黑洞的存在!


壹点科谱


《宇宙物理体系》28个短视频目录:

1《宇宙物理体系》

2物质和能量

3质量重量

4磁和电

5时空

6光

7浮力

8饱和原理

9信息传播

10火箭发射

11苹果下落

12磁铁相吸

13地球绕太阳转

14飞机上升

15太阳能量方式

16月球重力

17力分析

18力传播

19力与速度

20传播力

21受力分析

22宇宙机理

23望远镜

24物理用词

25性质和量

26生命

27力分析举例

28摩擦力


天山我才



地球和中子星的密度差别简直是天上地下,我们的地球只是一个普普通通的岩石金属行星,而中子星是由大质量恒星晚年的核心区域坍塌而成的,其密度高达每立方厘米10亿吨,但也正因为如此高的密度,中子星的体积一般都不会太大。

一颗典型的中子星直径不过几十公里,每秒30万公里的光速一秒钟绕它几百圈也属于很正常的事,光速一秒钟绕地球七圈半只不过是因为赤道周长4万公里而已。

我们宇宙中的极端天体基本上都和恒星有关系,太阳这种黄矮星晚年膨胀为红巨星再进一步就会坍塌成一颗白矮星,密度虽然没有中子星那么恐怖但每立方厘米也有十吨左右,而中子星只是白矮星在引力作用下进一步坍塌的结果,如果引力再大一点的话中子星还会坍塌成密度更大体积更小的夸克星,夸克星再进一步坍塌就是黑洞了。

在我们的宇宙中并不存在超光速现象,一颗半径20公里的中子星理论上能达到每秒2000转,这样算下来其赤道地区的线速度也才每秒25万公里左右,和真的光速还是有一定差距的。地球上的物理学家曾经在一次粒子实验中测到过超光速的数值,但后来发现只是电缆接松了而已,调整好后超光速数值立马消失了。

其实像中子星这类极端天体,其表面物质只能在中子星上保持其状态,也就是说一旦中子星物质离开中子星,那么原先被强大引力所强行压缩的物质瞬间就会变成普通物质,随之而来的还有强烈的爆炸。


宇宙观察记录


地球半径6371公里,赤道周长约4万公里,而光速是每秒30万公里,所以光可以在一秒内绕地球7圈半,而中子星由于密度极大,其特征半径只有10公里,所以中子星即使每秒旋转数百圈,其线速度也远远达不到光速,光速至今还是宇宙中物体运动速度的极限。

中子星质量越大,半径越小,一般在1.4至3倍太阳质量之间,其星体物质几乎都是中子,通过中子简并压来抗衡引力,形成稳定的星体。因此中子星的特征半径只有10km大小,计算中子星密度:约10亿吨/立方厘米。

中子星具有很强的磁场,其磁轴与自转轴呈一定角度,沿着磁轴发射的辐射束会跟随中子星自转,就像灯塔的光速扫过一样,所以中子星可以作为宇宙中的灯塔来定位,也成称为脉冲星。

人们最早以为这种周期性规律的脉冲信号是外星人发送的电报,后来天文学家才明白这种脉冲信号是来自中子星这种特殊天体。

我国最近建造的大型射电望远镜-天眼,目的也不是为了寻找什么外星人,就是为了发现更多新的中子星。


量子实验室


答案是否定的,这是因为中子星的体积实在太小了,目前宇宙中所发现的最大中子星表面半径也不过20公里,换算成线速度的话,我们可以得知中子星的飞行速度在2.5亿米/秒左右,虽然看上去已经非常的接近光速了,但是它却并不能超越光速。不过,如果一个中子星的体积如同地球一般大小,那么超过光速绝对是轻而易举,不过那样中子星就会变成黑洞,速度上也无法与光速相抗衡。


形象小妹


没有超光速,相对论是对的,真空中的光速是一个常数,并且是已知宇宙里,物质或者信息运动最大的速度值。


光速每秒299792458米,近似30万公里,而地球周长为4万公里,30/4=7.5,所以光一秒确实能绕地球7圈半。

中子星是恒星的残骸,一般由8倍太阳质量的恒星在晚期演化成的超新星爆炸而成,它的密度高达1-10亿吨/每立方厘米,如此的高密度,和原子被压碎形成的富含中子的星体密不可分。


中子星密度很大,但体积却很小,它们直径普遍几十千米。如此小的体积,在继承原来巨大恒星的大部分角动量后,转速会更加的快,一秒钟700圈很普遍。

但它并没有超光速,光在一秒内能跑30万公里,而中子星的转速,一秒内等同于转过的圈数乘于中子星的周长。

中子星直径按50千米算,周长大约为150㎞,而700×150=105000千米,大约为10万千米,仍然小于30万千米,所以并没有超光速。


科学新视野


首先,每秒钟旋转多少圈并不是问题的关键,关键是中子星到底有多大,地球和中子星是完全不同的两类星球,当然不能用地球的大小衡量中子星的旋转。

中子星是大质量恒星死亡后的产物,密度非常高,仅次于黑洞,但高于白矮星(太阳死亡之后就成了白矮星),而如果把地球变成中子星,直径就只有22米,而太阳变成白矮星直径只有10公里。普遍认为,中子星的约为16-32公里。

即使是按直径最大的32公里计算,每秒钟旋转700圈,速度也只有每秒8万公里左右(计算并不难),与光速相差很大。

所以,中子星确实很恐怖,但这远不意味着中子星可以超越光速,我们也不能用一种惯性思维去思考中子星的运动。同时,更不能单纯地凭借自己的想象和感觉去下结论,任何结论都要建立在事实基础上。

网络上有些人对于爱因斯坦的光速限制总是感觉不解,甚至不相信,总是以各种想象各种假设试图推翻相对论中的光速限制,比如最常见的“各种如果和假设”,假设一个直径一光年的轮子转动起来不就轻松超越光速了吗?

但事实上类似这种假设没有任何意义,因为假设本身就不存在,或者不会发生。即使存在直径一光年的轮子,也能转动起来,但转动的速度也不会超越光速,就类似地球和太阳甚至银河系等天体的旋转一样!


宇宙探索


这要看中子星的直径。中子星一般由三点五倍至两倍的太阳质量之间的恒星,在核聚变结束后坍缩而成。由于压力太大,把原子核压碎并使核外电子与质子合并中和形成中子,这就是中子星的来历。中子星质量极大,所以直径很小,一般在二十千米到十千米之间。那么,取最大值就以二十千米为例:

10x3.14×700≈22000(千米)

这个速度只有光速的十四分之一。


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