在一個絕對水平且引力垂直的平面上,放上一顆無限接近圓的中子星「撞球大小」,嘗試用撞球杆擊打會出現那種結果?是否能順利擊發?
這個問題漏洞略大,讓我想起了上個月引起頗大爭議的一道題:
如果世界的溫度驟增到一億攝氏度,但是只維持千億分之一秒,會發生什麼?
也只能歸於what if了。
科學家觀測到迄今距地球最近的中子星按照最小的距離算,也達250光年。
考慮到這個新聞是幾年前的,未來或者仍未發現的中子星距離我們又有多遠?
之前的一個答案:恆星進入暮年後具體有哪些變化?太陽會在數十億年後變成白矮星而非中子星。
List of nearest stars這是最近的恆星距離列表,離太陽約5秒差距(16.3光年)以內就這麼數十顆恆星,注意看光譜型,多是M型矮星,上面那個鏈接分析過其命運,也就是無論如何最近的中子星會在距離我們16.3光年以外,這對於目前的人類來說是個什麼概念無需多言。
不進行任何計算,首先會想:絕對水平的平面,考慮地球引力了嗎?中子星物質的引力呢?
還有,中子星不會只有撞球大小,典型的半徑約10km,中子星的質量是會大於1.44倍太陽質量(約2×10^30kg)的。
好,姑且認為是從中子星上取下撞球大小的一塊物質下來,雖然不知道怎麼取。
中子星平均密度約8×10^16kg/m^3至2×10^18kg/m^3,亦有預測認為是3.7×10^17到5.9×10^17kg/m^3。中子星的密度也並不均勻,表面密度較小,甚至會低於1×10^9kg/m^3,中心則高達6×10^17到8×10^17kg/m^3。我們按照中子或者說原子核的密度來算,NASA已經幫我們算好了,
http://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/xte/learning_center/ASM/ns.html
中子密度約3×10^26kg/km^3,也即3×10^17kg/m^3。
撞球有好多種,按斯諾克算,直徑約52.5mm,則半徑26.25mm。
撞球大小的一整塊中子質量約為m=ρV=3×10^17kg/m^3×4/3π×(2.625×10^-3m)^3=2.27×10^10kg,即千萬噸級別,著實驚人!不過地球質量約6.0×10^24kg,不至於明顯改變地球軌道。
或許有人認為這個撞球將使平面彎曲並陷入這個平面(陷入地球內部),但事實上,這個「撞球」一旦被從中子星上分離開來,質量減小,引力驟減,內部高溫高壓,勢必引發巨大的爆炸,你壓根取不過來,或者打不成這個撞球的,爆炸的威力足以令人粉身碎骨10086次。
不考慮你用桿根本杵不動它,假設上帝使之保持穩定,平面這個地方會下凹,你將更不可能推動這麼一個小小的直徑才5cm的中子球。你可以試著用一個普通的桿(斯諾克球杆整體長度通常為1.45m,質量約500g即0.5kg,各個部分直徑不同,以1cm算)去捅,會發生些什麼?
這個「撞球」的表面重力為:
mg=GMm/r^2,
g=GM/r^2=6.67×10^-11N·m^2/kg^2×2.27×10^10kg/(2.625×10^-3m)^2=219731N/kg
即相當於地球表面重力加速度的20000多倍!
可以想像,如果你試圖用手去握住這個「撞球」,在這個過程中,你的手將會被逐漸拉長,變得跟義大利麵條一樣,甚至斷裂,最終掉落到這個中子球的表面。斯諾克球杆最終亦然(大家可計算一下球杆中的張力)。當然,這個球的表面重力加速度隨距離衰減得很快,你只需稍微保持一定距離即可,這個距離有多長呢?球杆長1.45米,假設人的重心距離中子球心1.5m,體重60kg,則引力F=GMm/r^2=6.67×10^-11N·m^2/kg^2×2.27×10^10kg×60kg/(1.5m)^2=40.4N,只要有心理準備,這麼一點引力還不至於使人被拉入其中,因此你可以在現場就看到球杆被拉長而自身毫髮無損。
所以如果一個普通大小的約10km的中子星與地球相撞,可以參考《Star Trek》11中Red Matter的威力,地球會被其強大的潮汐力拉得變形,所有的物質都將往中子星表面下落。當然,題中的「中子球」不會,其質量不夠大,「中子球」將發生猛烈的爆炸,這不就是終極版中子彈么。
如果不考慮?。。。好吧,數數看,不考慮的已經夠多了。
圖片被刪了。。。
嗚呼,人生又何來如果?
@吉翔的想法略微據泥於問題的設定,但仔細想想,題主關注的可能並不是「中子星」這個外表,如果只看質量,中子星於一塊石頭又有何差異呢?無非質量之異而已,所以,我認為這個問題側重於其質量之大,而非中子星與一般天體之間的差異。
中子星,或者說一個密度堪比中子星的天體,即使是撞球大小,質量也極大,如果貿然靠近,大概是以下幾個後果:
- 人被吸引到撞球上,穿胸而亡;
- 球杆被吸走;
- 球杆解體。
能不能擊發出去就看你如何定義擊發了,如果只是球動的話,當然會,不過方向可能不是你想的方向。
推薦閱讀:
※如何評價王孟源的文章《為什麼國際物理界沒有太重視悟空的這次發現》?
※「悟空」的發現,和今年的國際天體粒子和地下物理會議上報告的 Fermi/LAT 信號有什麼不同?
※在 11 月 30 日公布的發現之後,「悟空」衛星還會在軌多久?後續還會有哪些發現值得期待?
※「現代物理學遭遇前所未有的挑戰」是真實的嗎?
※「Verlinde引力理論首次被驗證」,對物理學的意義有多大?