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中子子彈 NEUTRON BULLET

Q.如果一顆密度與中子星相當的子彈在地球表面從手槍中發射出來(忽略怎麼發射這個問題),那麼地球會被摧毀嗎?

——夏洛特·安斯沃思


A.密度與中子星相當的子彈,重量差不多相當於帝國大廈的重量。

不管你是否是從手槍中射出,這個子彈都會直直地落向地面,擊穿地殼,視岩石如濕紙巾。

我們會關注這兩個的問題:

· 子彈落下產生的一長條小洞會對地球有什麼影響?

· 如果我們把子彈放在地表,會對周圍環境產生什麼影響?我們能用手觸碰它嗎?

首先,來看一點背景介紹:

什麼是中子星?

中子星是一顆巨大恆星因自身重力坍縮後形成的產物。恆星的存在是一個平衡過程,巨大的引力傾向於使整顆恆星向內坍縮,不過收縮會激發好幾種不同的向外推的力。

在太陽中心,抵抗坍縮的力來自於核聚變產生的熱量。當一顆恆星耗盡核聚變燃料時,它會收縮(這個過程相當複雜,其中還會夾雜好幾次爆炸),直到由於受到量子定律的限制,兩個物質不能相互重疊而停了下來。1

如果一顆恆星足夠重,它就能克服量子壓力進一步坍縮(還會引發又一次更劇烈的爆炸)形成中子星。如果質量再大一些,它就會形成黑洞。2

中子星的密度幾乎是你能夠找到的密度最大的物體之一(除了密度無限大的黑洞)。這樣的星球被自身強大的重力壓縮成一份緻密的量子力學湯,某種意義上就像是一座山那麼大的原子核。

我們的子彈是用中子星上的材料製作的嗎?

不是。夏洛特想要的是密度和中子星一樣大的子彈,而不是由中子星上的材料製成的子彈。這很好,因為你沒法用中子星上的材料製作出一個子彈來。如果你把中子星上的物質拿到其引力勢阱範圍之外,它會重新膨脹成一團極其熾熱的普通物質,釋放出的能量大於任何一種核武器。

這大概也是為什麼夏洛特只想要一種穩定的、密度和中子星相當的、由神奇材料製成的子彈。

子彈會對地球產生什麼影響?

你可以想像它是從一支槍裡發射出來的,3但考慮把它從半空中釋放的場景會更為有趣。不管怎麼樣,子彈都會向下加速,撞到地面,然後繼續一路陷進地球深處。

這顆子彈不會毀滅地球,但產生的結果相當奇怪。

當子彈剛陷入地面一兩米時,它自身的重力會揚起大量塵土,隨著子彈越陷越深,塵土形成的漣漪會向四周越來越遠的地方擴散。同時,你會感覺到地面在震動,子彈會在地面上留下一個破爛不堪、滿是裂紋的大坑,但入口洞已經不見了。

子彈會直直地穿透地殼。地表的震動很快就會消散,不過在地下極深處,隨著子彈的下落,它會擠壓並氣化前方的地幔。子彈周圍的物質會被強大的衝擊波炸開,尾部留下一長串極其熾熱的等離子體。這是宇宙有史以來從未出現過的現象:一顆地下流星。

最終子彈會慢慢停下來,卡在地球中央鐵鎳核心中的某個地方。子彈傳遞給地球的能量在人類看來非常龐大,但對於地球來說就是九牛一毛了。子彈的重力只會影響它周圍十幾米範圍內的岩石。雖然它的重量大到足以讓它穿過地殼,但還是不夠把石頭壓穿。

子彈留下的孔會閉合,把子彈永遠掩埋在任何人都不可能挖得到的地方。4最終地球會被年老的太陽吞沒,而這顆子彈最後的安息之所將是太陽的核心之中。

太陽本身的質量並不足以使地球變為中子星。在它吞沒地球後,它會經歷一系列的膨脹和坍縮,最終一切都安寧下來,只留下一顆小小的白矮星,而那顆子彈還留在中央。在遙遠的某一天——當宇宙的年齡變成現在的幾千倍時——那顆白矮星會冷卻成為黑矮星。

至此我們回答了如果子彈射入地球內部會發生什麼。那麼如果我們設法讓它留在地表呢?

把子彈放在堅實的底座上

首先,我們需要一個強度無限的魔法底座來放置子彈,這個底座底下是一個強度類似的平台,平台的面積大到足以分散這麼大的重量,否則整個子彈就會陷到地裡去。

城市街區那麼大的底座應該就能讓整個裝置保持在地面以上幾天了,也許能撐更久,畢竟和這顆子彈差不多重的帝國大廈也是建造在相似大小的平台上的嘛,而且帝國大廈已經屹立了超過好幾天的時間,也沒見它陷到地裡去呀。

這顆子彈不會把整個大氣都吸走,但它肯定會使周圍的空氣受到一點壓縮,空氣溫度會因此上升一點,不過你幾乎不會感受到。

我能摸一摸嗎?

讓我們想像一下如果你真的打算去摸一下會發生什麼。

子彈產生的引力很大,但還沒大到那種程度。

設想你站在10米之外。在這個距離下,你能感受到很小的指向底座的拖拽力。你的大腦並沒有適應非均勻引力的環境,因而會使你以為自己站在一個緩坡上。

不要穿上輪滑鞋

這個你假想出來的斜坡的傾斜程度隨著你離底座距離的減小而增大,在你看來地面就像是向下彎的。

當你走到離底座只有幾米時,你就快沒法保持身體不向前滑動了。不過如果你能牢牢抓住某個東西,比如一個把手或者一根電線桿的話,你還是能夠繼續靠近的。

洛斯阿莫斯國家實驗室的物理學家們可能會稱之為「給龍的尾巴撓癢癢」。

我就是想摸一下!

要想挪到能夠觸摸到的距離,你需要非常牢固地抓住一些東西。也許你需要全身都用繫帶拉住,至少你需要戴一個頸托。當你移動到能夠摸到的距離時,你的頭部受到的引力大小和一個小孩的重量差不多,你體內的血液循環就會被擾亂。不過如果你是個經常接觸過載的戰鬥機駕駛員的話,你有可能可以挺過來。

在這個角度下,你全身的血液都會湧向你的頭部,但你仍舊可以呼吸。

當你把手臂伸出去時,引力變得越發強大了。一旦距離小於20厘米,你就沒有反悔的餘地了,當你的手指跨過20厘米這條線時,你就沒有力氣再把手臂縮回來了。(如果你經常做單手引體向上的話,你可能可以離得更近一些。)

當你的手指離底座只有幾厘米時,作用在手指上的力越來越強,吸引力把你整個人朝前拉——不管你的身體能不能跟上來——之後你的手指能夠切實摸到那顆子彈(很有可能把你的手指和手臂扯脫臼)。

當你的指尖觸碰到子彈時,作用在手指上的壓強如此之大,以至於血液衝破皮膚湧了出來。

在《螢火蟲》中,裡弗·塔姆說過一句很著名的話:「只要有恰當的吸力系統,人體內的全部血液可以在8.6秒內抽乾。」

如果你的手指摸到了子彈表面,那麼你就創造了一個恰當的吸力系統。

你的身體還是被束縛帶綁著,手臂也還連在身體上——肌肉比你想像的要更強壯——但血液從指間噴湧而出的速度則大大超過平時的速度。裡弗關於「8.6秒」內流乾血液的說法可能還是低估了實際可能發生的情況。

之後事情就開始變得怪異起來。

湧出的血液包圍了整顆子彈,形成一個不斷變大的暗紅色球體,表面嗡嗡作響不停地振動,形成的波紋振動速度快到肉眼根本看不到。

但是等等

現在有一件事變得越發重要:

你漂在血液中。

隨著血液球越變越大,作用在你肩膀上的力在逐漸減弱……因為你浸在血液裡的那部分身體受到了浮力!血液的密度比肌肉大,而且你的手臂感受的拉力大部分來自於子彈對你最末兩節手指的吸引。當血液的深度達到幾厘米深時,你感受到的拉力會小很多。

如果你能等到血液球的深度達到20厘米——如果此時你的肩膀還完好的話——你甚至可以把手臂縮回來。

問題是:所需的血液量是你全身血液量的5倍。

看上去你是不可能活著看到這一刻了。

讓我們換個思路。

如何用鹽、水和伏特加讓你摸到中子子彈

只要你在子彈的周圍包圍起一圈水,你還是能摸到子彈並活下來的。

請務必在家裡嘗試,然後把視頻發給我。

如果你想耍聰明,你可以把水管的一端插在水裡,讓子彈的引力幫你完成吸水工作。

要想安全地摸到子彈,不斷把水潑到底座上,直到水深超過2米,形成以下的一種形狀:

如果這些船沉了,你是沒法打撈的。

然後就可以把頭和手臂伸進水球啦。

由於水的存在,你應該可以毫無困難地在子彈周圍揮舞手臂!子彈確實會把你往裡拉,但它同樣也在把水往裡拉。水(像肌肉一樣)即使是在這種壓強下也幾乎是不可壓縮的,所以不會有什麼重要的東西被壓碎。5

然而即使這樣你還是不太能「摸」子彈。當你的手指頭離子彈只有幾毫米時,強大的引力意味著浮力在發揮關鍵作用。如果你的手密度比水的略小,那麼你就沒法用手穿透最後那幾毫米。如果你的手的密度比水略大,那就會被直接牢牢吸到子彈表面。

這時候就該用上鹽和伏特加了。如果你感覺當你伸手靠近時子彈在拉你的手,這意味著你的手受到的浮力還不夠大。倒入一點鹽可以讓水的密度變大。如果你發現手指頭只能沿著子彈表面一層看不見的屏障移動,那麼你就需要倒入一些伏特加把水稀釋。

如果你能恰到好處地掌握平衡,你就能真切地摸到子彈,並活著向別人講述這個故事。

也許吧。

另一種方法

上面那種方法聽上去還是太過冒險?沒問題,這整個計劃——子彈、水、鹽、伏特加——還能兼職充當指南,告訴你如何調配飲料界有史以來最難製作的雞尾酒:中子之星。

所以,找一根吸管來開始喝吧。

……同時記住:如果有人朝你的中子星飲料裡扔了一顆櫻桃,而它沉到了底部,那麼不要試圖把它再拿出來。它永遠都出不來了。

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1.泡利不相容原理限制了電子之間不能過於靠近,這個效應也是為什麼筆記本電腦不會穿透你的膝蓋掉到地上的主要原因之一。

2.可能有些物體比中子星更重,但還沒有重到能夠成為黑洞,它們被稱為「奇異星」。

3.要一把神奇的金身不破的手槍,可以拿著而不會把你的胳膊扯下來。別擔心,掉胳膊什麼的後面才會講到!

4.除非凱普·度隆(《星球大戰》中角色)用原力把它挖出來。

5.當你把胳膊從水裡拉出來的時候,小心由於血液中的氮氣氣泡而產生的減壓症。