比钢硬100亿倍,宇宙中的最硬物质!来自中子星的硬菜
在 刘慈欣所写的《三体》 中,人类将自己引以为傲的太空舰队排列开来,以此彰显自己的实力,不料却在顷刻之间全部被"击溃"。你知道 三体人使用了什么来击溃人类舰队 的吗?
刘慈欣《三体》
答案正是 形似"水滴"的宇宙探测器 ,就是这样一个坚硬的小东西,把人类的太空武装力量基本给"团灭"了。
当然,这是在 科幻小说 中,有许多想象的成分。那么,宇宙中真的有这样坚硬的物质吗?这种物质一般会在哪里存在?人类有机会去 开发使用 吗?地球上 有哪些坚硬的物质 ?
实际上,宇宙中的这道"硬菜"是来自于 中子星 。那么,中子星是什么 呢?这种宇宙中的"最硬"物质真的比钢硬100亿倍吗?
中子星"极端致密"的中子星创造的"硬菜"
宇宙当中,存在着形态各异的天体 ,它们有的表面上布满了人类梦寐以求的" 钻石 ",看起来非常的耀眼;有的却连球形都不是,看起来像是一张"大饼"。这其中有一个奇葩的天体,虽然看起来"个头"不是很大,但是 密度确实除了黑洞以外排名第一的,它的名字叫做中子星 。
美丽耀眼的宇宙天体
中子星作为 宇宙当中最致密的可观测天体 ,一直都是科学家们重点关注的对象。因为它可以 用于研究极端条件下物质的状态 ,尤其是饱和密度非常高的核心部分,对于 核物理、粒子物理 等领域具备重要的研究意义。
"在超高温高密下是否存在新的物质状态?" 是美国国家科学委员会2002年在《发现》杂志上提出的本世纪待解决11个重大物理问题中的第 7 个。
《发现》杂志封面
许多人可能无法感受到 中子星的致密程度 ,那么就以天文学家发现的编号为PSR J1614-223的中子星为例。它看上去的大小就和地球上一个小县城差不多,这种体型和诸多的宇宙巨无霸比起来确实不算什么,但是它的密度非常高,可能在这之上捧起" 一抔物质 ",其质量就能达到 5亿吨 。
天体也有大小之分
因此很可能你看某个中子星大小不过是地球上的足球场这么大,但是它的质量却是地球的几百倍甚至更多。要不怎么说, "星不可貌相" ,可千万别瞧不起这种小个头中子星。
当然,因为密度特别高的原因,中子星上的物质的坚硬程度也是超乎想象的。这种堪称 宇宙最硬物质 ,比钢还要硬100亿倍的东西正是中子星内部的核心部分,也被人们称之为"核意面 "。
宇宙最硬物质:"核意面"
专家表示在内壳靠近核心的底部,通常的球形原子核也变得不再稳定,其它形状,例如柱形、片形、管形、甚至泡形的原子核可能会在内壳层中出现,一般称为"原子核意大利面"(nuclear pasta)。
要知道 中子星的密度并不完全是均匀的 ,而且越到内部"压缩的"愈加紧实这种道理大家应该也都明白。于是到了这里时,中子星中的各种物质就被挤压在了一起,变成了宇宙中"最硬"的物质,相对于整个中子星的密度或者它的外壳而言,这里物质的密度将更加恐怖。为什么这么说呢?
中子星的密度不均匀
因为 在中子星的内壳层之下的核心,才是整个中子星的主体 。很多人可能觉得,以地球为例,地核虽然也是咱们的主体,但是外部的地幔、地壳等构成部分的质量也不容小觑。
而中子星不同,因为其越到内部密度越大的原因,导致 中子星内核部分的质量超过了整个中子星质量的90%以上 。此外,愈加接近核心,还会出现π介子、K介子或者说是超子物质,这是咱们很多人听都没听说过的东西。
闻所未闻的超子物质
这样来说,比钢硬100亿倍其实都算是"谦辞",毕竟就连 科学家都很难具体描述出中子星核意面的密度到底能达到多少 。所以,宇宙中的终极"硬菜"还真的源于这种看上去不怎么大,实际上刷新咱们三观的中子星。
那么,接下来我们不妨设想一下,如果人类的科技在未来百年或者千年之间发生了"质的飞跃",我们能否亲自驾驶着飞船去品尝一下这道"硬菜"呢?
中子星的内核形似意大利面,因此被称为"核意面"难以靠近的中子星
咱们在前文中提到中子星的致密程度的时候,总是会说,它的密度虽然已经非常高了,但是依旧只能在宇宙之中排行" 老二 "。这是因为宇宙中还有一个终极BOSS,密度更加惊人,想必大家都知道答案了,正是 黑洞 。
能够吞噬一切的黑洞
黑洞因为 致密性极强 ,所以有着超强的引力,是传说中能够吞噬一切的存在,哪怕是人类认知中速度最快的"光"也无法逃过黑洞的制裁。因此,中子星虽然密度是逊于黑洞的,但是这种密度也够人类"喝一壶"了。简单来说,真的想去中子星上或者附近尝一口"硬菜",那和自寻死路基本没有区别。
首先, 中子星超强的引力和磁场 ,在人类飞船靠近之前,可能就已经将其"肢解"了。这里说肢解可能都有些小瞧中子星了,因为这种密度和质量,会在一瞬间直接将飞船和里面的人全部撕碎,连"渣"都找不到。
高度磁化的旋转中子星
此外,中子星由于拥有着强大的磁场,因此会 无死角的扫射周围所有的东西 ,如果人类到了中子星附近,那么就能免费做一次超强"X光"体检了。但这个体检是一次性的,因为扫射完你基本就已经死亡了。
因此,人类如果真的乘坐着飞船,不识好歹地想去中子星搞点"硬菜"来尝尝,那基本就是 有去无回 的。并且由于中子星巨大的引力,当你意识到不对的时候再想走是不可能的,会被它无情地"吃掉",与中子星融为一体。
其次,中子星上的 高温 也不是开玩笑的。据估算,其表面温度应该早就已经超过了百万摄氏度,人类的探测器在进入400多摄氏度的金星以后都很快变成了"废铁",更何况是到这里呢?
超百万摄氏度的高温
由此可见, 中子星一直被称为宇宙中"最可怕"的天体之一 ,这并不是夸张的说法。而是因为它的各种特性,都导致它看起来虽然没多恐怖,毕竟个头那么小,可是实际上的"压制力"却超乎想象。
这样恐怖的中子星上,总是有宇宙中"最硬"的物质存在,也是咱们不可肖想的。更别说以咱们现在的科技实力,别说是抵达中子星尝试采矿,就连太阳系都飞不出去。因此,还是凑活用用地球上的物质吧。那么,咱们 地球上有哪些异常坚硬的物质呢?
地球上的采矿场地球上的坚硬物质
说起地球上的坚硬物质,许多人可能会说黄金,这是因为 大家误将" 情比金坚 "当中的金认作是黄金了。实际上,这里的金指的是金属,而现实中的黄金其实并不坚硬,甚至说相对之下是比较"软"的。
黄金制成的金条
在地球上,天然存在的最坚硬的物质就是" 金刚石 ",没错,如今结婚必备的"钻石"也是金刚石 。这种物质是由纯碳组成的矿物,其密度是3.52g/cm³。金刚石除了被用来作为观赏的钻石以外,经常被用于工业加工中,因为它的超强硬度,使得鲜少有什么东西是它"切割"不开的。即使再坚硬,面对金刚石,也只会"迎刃而解"。
对于金刚石到底有多硬,人们依照 摩氏硬度表 ,给它确定了"地位"。在这个表当中,金刚石的位置排在第十位,排名最高。它的 显微硬度 要比石英高出1000倍,比刚玉高150倍。
被切割的金刚石变成了钻石
所以,大家以后说"情比金坚"的时候,应该将这里面所指的金属,默认为是 金刚石 。这大概也是为什么,现在人们都会用"钻石"来表达自己心意的原因了吧!不过如果上升宇宙层面,那情就要比"中子星的核意面"还要坚硬才可以了。