完全立方和公式
已知的测量数据表明,原子和原子核的经典半径数量级分别为10^-10米和10^-15米,而电子的半径则不会超过10^-16米,也就是说,假如我们把一个原子的半径放大成1公里(1000米),那按同等比例放大的话,这个原子内的原子核的半径也只有1厘米,电子的半径则不会超过1毫米。
由此可见,原子的内部实在是空旷得离谱,据此我们也可以想象出,如果把原子内的空间全部“挤”掉,让原子核和电子紧紧地挨在一起,那物质的密度就将会高得一塌糊涂。实际上,这样的密度,其实就是中子星的密度。
根据科学家的观测,一颗典型的中子星质量介于太阳质量的1.35至2.1倍之间,半径则在10至20公里之间,整体上的平均密度估算值在8x10^13克至2x10^15克之间,也就是说,按最高的估算,1立方厘米的中子星,可以重达20亿吨,而即使是最低的估算,1立方厘米的中子星也有8000万吨。
简单来讲,中子星其实是就那些大质量恒星消亡后留下的致密核心,它们内部的核聚变反应早已停止,在其自身强大重力的压缩下,中子星物质中的电子早已被压进了原子核,并与原子核中的质子结合成了中子,这些中子与原子核中原本就已经存在的中子紧紧地挨在了一起,形成了强大的“中子简并压”,而中子星就是以此与自身的重力抗衡,进而维持自身形态的稳定。
所以如果要问一个人掉到中子星上会怎样,那答案显然就是:在如此强大的重力环境中,这个人没有一丝幸存的可能。为了更直观地了解中子星究竟有多可怕,我们可以来简单计算一下,一个人在中子星表面受到的重力会有多大。
在一颗星球表面的物体,其所受到的重力(F)可以用公式“F=mg”来计算,其中m代表物体的质量,g则是这颗星球表面的重力加速度,而重力加速度(g)则可以用公式“g=GM/r^2”来计算,其中G、M、r分别代表引力常数、星球质量和星球的半径。
已知太阳质量约为1.9891x10^30千克,为方便计算,我们不妨将这个人的体重取值为70千克,将中子星的质量取值为太阳质量的1.5倍,将中子星的半径取值为15公里,将引力常数取值为6.67x10^-11,我们把这些数据代入上述的公式,就可以计算出,这个人在中子星表面受到的重力,大约为62万亿牛顿。
作为对比,胡夫金字塔是已知古埃及金字塔中最大的一个,根据研究人员的估算,这个金字塔大约有684万吨,而我们都知道,地球的g值约为9.8,据此就可以计算出,胡夫金字塔在地球表面受到的重力约为670亿牛顿。
也就是说,对于一个体重70千克的人来讲,他在中子星表面受到的重力,就大概相当于他在地球上时候,有925个胡夫金字塔的重量全部压在他的身上。
如此可怕的重力,就连原子也是无法承受的,所以如果一个人掉到中子星上,那构成他的所有原子都会被压碎,进而变成一大堆的原子核和电子,不过由于中子星表面的重力并不足以将电子压进原子核里,因此这些原子核和电子还可以保留下来,从此成为中子星外壳的一部分。
值得一提的是,中子星毕竟曾经是大质量恒星的炽热核心,并且在中子星的“诞生”过程中,还会伴随着威力极大的“超新星爆发”,因此中子星在“诞生”之时的温度其实是非常高的,其核心温度可以达到10^11至10^12K(开尔文)。
即使在经过长时间地冷却之后,它们的温度仍然高得令人吃惊,观测数据表明,已知中子星的表面温度通常都可达到几十万K,有些甚至可达上百万K,相对来讲,太阳表面的温度却只有5780K左右。所以对于这些高温的中子星来讲,人在掉到它们表面上之前,早就被气化了……
(↑离我们最近的中子星)
当然了,以上只不是想象中的讨论,实际上,这样的事情根本就不可能发生,要知道即使是距离我们最近的中子星,也远在400光年之外,这颗中子星被称为“RXJ1856.5-3754”,在天空中位于南冕座,所以我们完全不必担心中子星的威胁。
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