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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(jié)局并不復(fù)雜,對地球沒有任何影響,根本啥也不會發(fā)生。

致密的天體

實際上,白矮星,中子星,黑洞是宇宙中的致密天體,質(zhì)量未必比恒星大,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厘米,質(zhì)量差不多就得有好幾億噸重。為什么這些天體的密度會這么大呢?

我么要從原子的結(jié)構(gòu)說起,我們都知道原子是由電子和原子核構(gòu)成的,原子核又是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的。

但實際上原子結(jié)構(gòu)超乎很多人想象的,這是因為它幾乎是“空”的,這里的“空”指的不是物理學(xué)上的“空”,而是我們平時常說的那種“空。其中原子核只占原子大小的不到1%,而電子還要更小一點。這是盧瑟福通過實驗證實的結(jié)果,他利用α粒子去轟擊金箔,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的粒子都是直接穿過去的,只有極其少量的才會發(fā)生偏折。

通過理論計算,我們就會發(fā)現(xiàn)原子核和電子其實很小很小,如果原子有足球場那么大,那么原子核可能只有螞蟻那么大。而電子在原子核外呈現(xiàn)概率云的形式。

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(nèi),然后讓原子核排排列。這時候的物質(zhì)密度就會特別大,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般的物質(zhì)。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(jìn)一步收縮的叫做電子簡并力。這是什么意思呢?

這是微觀粒子(主要是費米子)的一種性質(zhì),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,不能處于完全相同的量子態(tài)。

啥意思呢?就是說,粒子應(yīng)該一個蘿卜一個坑,每個坑都不一樣。不能亂排亂坐,有一個座次的規(guī)則。這個規(guī)則會使得粒子不會輕易改變自己的狀態(tài),產(chǎn)生一種量子效應(yīng)來抵抗外來的力。電子就是這樣。而構(gòu)成白矮星的原子就是依靠這種量子效應(yīng)來抵抗引力的。

而中子星呢?由于質(zhì)量巨大,導(dǎo)致引力巨大。這時候電子的簡并態(tài)無法抵抗住外來的引力,電子就會被壓到原子核內(nèi),電子和質(zhì)子發(fā)生反應(yīng)生成中子,所以整個中子星大多都是中子組成的。

而中子也有簡并態(tài),也能產(chǎn)生抵抗引力的作用,中子星不會進(jìn)一步坍縮就是因為中子的簡并態(tài)抵抗住了引力。

而黑洞就更猛了,由于質(zhì)量還要再大一些,引力就更大了,于是,中子的簡并態(tài)也扛不住引力,在這個過程中科學(xué)家預(yù)計還有夸克的簡并態(tài)會抵抗引力,但是目前我們還沒有發(fā)現(xiàn)夸克星,所以,按照目前的觀測就是直接壓成了黑洞。

所以,白矮星、中子星、黑洞都是十分致密的天體,大多數(shù)的中子星個頭都很小,直徑也就10~30公里,但他們對于時空的扭曲程度大于普通的恒星。

一立方厘米的致密天體?

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(jīng)變成紅巨星的伴星),然后發(fā)生Ia型超新星爆炸。

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。

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。

但是,如果我們就搞出一立方厘米的這些致密天體,那會如何呢?

實際上,通過上文的講述,你大概也應(yīng)該了解到,這些天體能夠這么致密,說白了是因為引力的作用,而引力和質(zhì)量是相關(guān)的,質(zhì)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(tài),至少是需要超大質(zhì)量的。但是一立方厘米的致密天體,其實質(zhì)量很小,小到它根本無法維持住高密度狀態(tài),因此,這一立方厘米的物質(zhì)只要離開了天體,就是普普通通的物質(zhì),沒有什么特別的,更不會對地球有任何傷害。

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