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假如我是一道光

2018-10-29

少年博览·初中版 2018年7期
关键词:柳眉中子星光速

铁丝人:柳眉儿姐姐,你听我写的歌好不好听:我要成为一道光,闪耀世界,在忽然之间,到达遥远的地点……

柳眉儿姐姐:好听好听,后面呢?

铁丝人:还没想好,因为我不知道遥远的地方在哪啊!

柳眉儿姐姐:这还用问?当然是浩瀚的宇宙啦!

为了找到写歌的灵感,铁丝人受柳眉儿姐姐的启发,决定变成一道光,亲身探索宇宙。为此,他还写下一连串的计划:

我决定好好和地球告个别,先绕着地球跑一圈,再和地球来个拥抱。然而,当我变成光之后,才一眨眼,就已经绕着地球跑了7圈,随后,直奔外太空!

“不是我不想念,是光速实在太快!”

第一步:和地球告别……

你们知道光能跑多快吗?借用爱因斯坦的话,任何物体相对于其他物体的运动速度都不可能超过光速。真空中的光速为299792458米/秒,假设人类眨一下眼需要0.4秒,那么在我们眨眼的瞬间,光已经绕着地球跑了3圈(地球赤道长约为40076千米)。

如此快的速度,让很多人想到一个有趣的问题:我们能看到东西,是因为光从物体的表面反射(散射)到眼睛里。如果我们能超过光速,跑到光的前面,就能看到物体前一时刻的状态,这不就是某种程度的“时光倒流”吗?

听起来很有道理。然而真相是,要把一个有质量的物体加速到光速,需要无穷大的能量,而在地球上,这种无穷大的能量是不存在的。人类无法将一个有质量的物体以任何方式加速到光速,更不用谈超过光速。假设不成立,也就没办法讨论能不能“时光倒流”的问题。

Tips:

1.光从地球到月球大约需要1.255秒;从地球到太阳大约需要8.3分钟;从太阳到距离最近的恒星系统——半人马座阿尔法星需要4年多一点;从银河系到距离最近的大星系——仙女星系大约需要250万年。

2.爱因斯坦说宇宙中的物质最快速度不会超过光速,但宇宙本身的膨胀速度已经超过了光速。

作为一道光,我在宇宙里不断奔跑,只是……

“跑了这么久,还是没看到宇宙的边界,难道要跑几百亿年?我已经有点冷,有点饿,有点想回去了……”

第二步:奔向宇宙!!!

知道宇宙诞生了多少年,就能知道它有多大。这是人类一直想知道的事情。但我们就像是画在纸上的纸片人,除非飘在空中俯瞰,否则很难了解这张纸的情况。

一开始,大家认为宇宙诞生于150亿年前的一次大爆炸,后来经过研究,认为它应该起源于137亿年前。

直到2013年,欧洲航天局的普朗克卫星公布新数据,宇宙年龄应为138.2亿年。相比之下,地球的年龄就小得多,只有差不多46亿年——没错,它还是一个“孩子”!再想想人类诞生的时间,哦!那可真不值一提。

但即便如此,人类还是在努力用现有的知识去了解宇宙。

例如,我们已经知道,宇宙里的星系大致可以分为四种类型:螺旋形、椭圆形、透镜形、不规则形。我们身处的银河系就是一个螺旋形,直径约为10万光年。虽然它如此庞大,但在地球上仰望,我们只能看到一条亮带,原因自然是“只缘身在此山中”了,谁让地球就在银河系里面呢?

除了大得超乎想象之外,宇宙还冷得超乎想象。因为绝大多数宇宙空间都远离太阳或者其它恒星。宇宙中的平均温度大约在-270.15℃。在这样的低温下,即使宇宙里有氧气可以呼吸,人类也难以生存——我们身体的所有细胞会在瞬间被冰冻凝固!

Tip:

2016年,有专家预测:50亿年内,太阳将变成一颗红巨星,体积膨胀至目前的100倍;70亿年后,它将变成一颗体积与地球相当的白矮星。

我是不是要带点小纪念品回去?唔……带什么好呢?

“前方惊现中子星,它可是除黑洞外密度最大的星体。我要不要挖一小块带回地球,给专家们研究研究?”

第三步:带回纪念品?!

中子星是巨大恒星因自身重力坍缩后形成的产物。和地球相比,它非常非常小,典型直径只有2547米。但它的密度超级大,乒乓球大小的中子星就相当于地球上一座山的质量!

如果我们从中子星上取下1立方厘米的物质,称一称,就会发现,它重量在1亿吨以上,甚至能达到10亿吨!如果这1立方厘米的物质来到地球,你们猜猜会发生什么事呢?它是直接穿透地心?还是会绕着地球转动?

都不是!当它到达地球表面的瞬间,就会像一颗点燃的巨型核弹,发生大爆炸!其威力不低于人类制造的最大氢弹——沙皇炸弹(氢弹是核武器的一种,如果原子弹爆炸的威力是百万吨级,那么氢弹就是千万吨级)。

十几分钟后,更大规模的爆炸还会出现,其威力相当于三千多万颗沙皇炸弹一起爆炸。地球的生态环境会在瞬间被破坏掉,而爆炸的反推力不仅会炸裂地球,还可能会改变它围绕太阳运行的轨道。

如果铁丝人真要把它当成纪念品带回来……恐怕整个地球都“无福消受”了。

2003年9月3日,太空望远镜哈勃将它的镜头对准夜空里的一个小角落。

这片大约有满月十分之一大小的区域,用肉眼看上去几乎漆黑一片,什么都没有。

实际上它应该是这样的!

这些亮点距离地球至少130亿光年!

这张图里的每一个亮点,都是一个星系。

在這里面大约有10000个星系。每个星系里大约有一万亿颗恒星。每颗恒星可能都有一个行星系。

画面中最大的这个星系是我们所在银河系的八倍。如此巨大的规模,从我们的理论体系来说,它是不可能存在的。

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