中子星會有冷卻的那一天嗎？

中子星確實會冷卻。冷到合適的溫度，還可能孕育出生命，甚至文明。

圖片來自The Largest Neutron Star in Existence

新生的中子星溫度在約1千億到1萬億度之間。令人髮指的高溫主要來自它的前身恆星坍縮時的重力勢能（感謝 @凌晨曉驥 指出）。作為恆星的殘骸，中子星本身並沒有補充能量的機制，反而會釋放出大量的中微子，帶走它的能量。這種無源之水很快就會走向乾涸。在短短數年之間，它的溫度就會下降到百萬度左右。這時，它仍然以X射線的方式向太空釋放能量，讓自己的溫度繼續下降。

從誕生之初，中子星就帶有很高的自轉速度，一般在每秒鐘數圈的範圍內。自轉能量同樣來自它的前身恆星。恆星雖然轉速很慢，但是在大量恆星物質收縮成中子星以後，角動量守恆原理就會大大增加自轉速度。這個過程和旋轉的滑冰運動員把雙臂收回後，轉速會提高是一個道理。

圖片來自 http://osfundamentosdafisica.blogspot.sg/2013_01_01_archive.html

隨著中子星高速旋轉的磁場也是釋放能量的渠道之一，它會逐漸降低中子星的自轉速度。當中子星速度降低時，它的形狀也會相應發生細微的變化——變得更接近球形。在形狀變化時，堅硬的中子星外殼會破裂變形，造成類似地震的星震。

中子星上面可能孕育智慧生命的設想是由天文學家弗蘭克·德雷克於1973年提出的。知乎上的天文愛好者們對這個名字應該不會陌生。他是搜尋外星人的SETI計劃的創建者之一，並提出了計算銀河系內文明數目的德雷克公式。

我們熟悉的生命活動本質上是化學反應，而化學反應的本質是電磁力支配下的原子間的電子交換。而在中子星上面，並不存在由原子核和電子構成的原子，所以我們認識的化學反應也不能發生了。

德雷克的設想是這樣的：強相互作用力可以把中子結合成團，構成原子核。多個原子核之間可以交換中子，而這種中子交換可以作為化學反應的基礎（就像地球上化學反應中的電子交換）。在這種新的化學反應機制的支持下，多個原子核可以形成複雜的分子結構，甚至形成足以進行生命活動的複雜分子。德雷克說：「我不知道在中子星的強大引力下，這種由以中子為基礎的化學鍵能否形成複雜分子，不過，用來講故事應該足夠了。」

7年以後，科幻作家羅伯特·佛伍德果然用這個點子講了一個故事：《龍蛋》（Dragon"s Egg）。故事是這樣的。

50萬年前，距離地球50光年的一顆位於天龍座的恆星成為了超新星。恆星的殘骸最終形成了一顆中子星，而超新星的輻射讓地球上的某支類人猿變異，它們成了人類的祖先。公元2020年，人類發現了這顆中子星，把它命名為「龍蛋」。不久，一隻人類探險隊出發去探索這顆中子星。

這顆中子星質量是太陽的一半，直徑20公里。它的表面引力是地球的6700萬倍。它的外殼主要由鐵原子核構成，包含大量的中子。最外層包裹著厚度為1毫米的白矮星物質。它的大氣層是厚度為5厘米的鐵蒸氣。在逐漸冷卻的過程中，中子星慢慢收縮，外殼隨之不斷破裂，形成了大量高度在5到100毫米的山脈。中子星內部的液態物質有時會從裂縫湧出，這就是中子星上的火山，可以高達幾個厘米。在達到一定高度後，火山最終都會崩塌，導致星震。

公元前3000年，中子星冷卻到足夠的溫度，讓基於強相互作用力的化學反應可以發生，由中子構成的原子核和複雜分子可以穩定存在。這種化學反應比基於電子交換的反應速度快100萬倍，所以中子星上很快就出現了可以自我複製的複雜分子。毫無疑問，這就是生命的開始。

和地球的生命發展史相似，在公元前1000年，一部分生物選擇了自己製造食物的發展路線，它們成為了中子星上的植物。稍後，另一部分生物選擇了掠奪和捕食，它們成為了中子星上的動物。

再後來，一種叫做奇拉的智慧生物出現了。一個成年奇拉的質量和地球人類差不多，但是體積只有一粒芝麻大小。在強大的引力場中，它們的體型是高0.5毫米，直徑5毫米的扁平形狀（下圖A）。它們的眼睛直徑只有0.1毫米，可以看見紫外線和X射線中的長波部分。如果需要，它們可以產生硬質骨骼，但是多數時候它們都保持軟體動物的形態，在地面爬行。它們的體型同樣受到中子星強大磁場的影響。在接近兩極的地方，磁場方向傾向垂直，它們的身高可以長到2.3毫米，同時水平方向的長度會縮短（下圖B)。

圖片來life on a neutron star

中子星上的一天只有0.2秒，而奇拉的壽命一般在40分鐘左右。

人類探險隊在公元2049年11月達到中子星，然後建立環繞軌道基地，對中子星進行考察。公元2050年5月22日，奇拉發明了農業，進入了文明時代。火山成為了以農業為生的奇拉的主要災害。在與火山鬥爭的過程中，奇拉的科技水平迅速發展。

發現軌道上的人類飛船以後，奇拉把飛船當做神明，從而點出了宗教信仰和書寫技能，並建立了雄偉壯觀的神廟。人類看見了中子星表面不同尋常的變化後，知道中子星上存在著智慧生命，於是嘗試用激光與奇拉通信。奇拉的天文學家認識到了軌道上的飛船，和裡面居住的身體纖弱，無比遲緩，但是體型十分巨大的古怪生物。一位奇拉工程師克服了自己的恐高症，攀上了幾厘米的高山，向人類發送信息。人類才知道中子星上的智慧生物有著比自己快上百萬倍的生命節奏。

顯然速度相差如此之大的兩種生物是無法交流的。人類就把自己圖書館中的科學知識發送過去。幾個小時之後，奇拉發明了控制重力的技術，並發射了宇宙飛船訪問人類基地。這時候，奇拉發現自己的科學技術已經遠遠超過了人類，並且它們認為把自己的科技送給人類並不利於人類發展，於是它們在一些特別的地方留下線索，然後駕駛飛船，飛向了無垠的宇宙。這一天是2050年6月20日，距離奇拉進入文明時代不到1個月。

我來給高票答案配個圖：
中子星剛誕生：

上圖假設中子星直徑為11.5km以及中子星主要為黑體輻射，那麼可以算出：中子星溫度迅速從8.5e11k(5e52 erg/s)降至1.8e11K(1e50 erg/s)
順便指出，中子星開始溫度極高應該不是來自於聚變，而是恆星坍縮的重力勢能。

之後中子星的溫度下降隨自身質量有不同的演化趨勢。注意下圖是對數坐標