大科技
圖中這兩個(gè)物體彼此如此接近,一股物質(zhì)流從正常恒星向黑洞溢出,并在其周圍形成了一個(gè)熱氣體盤。當(dāng)物質(zhì)在這個(gè)所謂的吸積盤中碰撞時(shí),它會(huì)加熱到數(shù)百萬攝氏度。在黑洞附近,圓盤中的強(qiáng)磁場(chǎng)將這些熱氣體中的一部分加速成緊密的噴射流,這些噴射流以相反的方向逃離黑洞
奇異物質(zhì)的前世回眸
浩瀚的宇宙中,兩顆中子星正在上演宇宙中最為轟動(dòng)的場(chǎng)景——它們?cè)谝ψ饔孟孪嗷ノ?、靠近、交織,兩個(gè)圓形的身體慢慢融合,逐漸變成長(zhǎng)方形。在這個(gè)距離下,幾毫秒的時(shí)間內(nèi)它們就會(huì)開始破裂。其中,質(zhì)量較小的中子星慢慢形成一層螺旋狀的渾濁物質(zhì),質(zhì)量較大的中子星則不斷膨脹,浸入它們噴發(fā)出的超密物質(zhì)中,質(zhì)量越來越大……某個(gè)時(shí)刻,它終于無法抵抗自身重力,成為一個(gè)黑洞。
黑洞的時(shí)空曲率很大,大到光都無法從其事件視界中逃脫,因此無法被我們直接觀測(cè),只能借助間接方式得知其存在與質(zhì)量。而那些未被吸入黑洞的密度較小的物質(zhì),則在距離黑洞邊緣數(shù)百千米的范圍內(nèi),繞黑洞快速移動(dòng)。
科學(xué)家認(rèn)為,這種情況很危險(xiǎn),它可能導(dǎo)致神秘的物質(zhì)進(jìn)入宇宙,產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的后果。
奇異物質(zhì)的今生遐想
這種神秘的物質(zhì),科學(xué)界給它起了個(gè)特別的名字——奇異物質(zhì)。
如今,它很可能已經(jīng)存在于我們的地球上。在水中,還是在北極的隕石里?目前這些還不得而知。但我們清楚地知道,它就像病原體一樣,能感染正常物質(zhì),并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆煌臇|西。任何物質(zhì),只要與奇異物質(zhì)發(fā)生接觸,即使僅僅是邊界觸及,都會(huì)被它“吃”掉——被奇異物質(zhì)吞噬的正常物質(zhì),會(huì)在亞原子水平上發(fā)生變化,最終變成完全不同的物質(zhì)。
美國(guó)物理學(xué)家愛德華·法希這樣描述它:“大量的奇異物質(zhì)鐘情于中子,對(duì)其有強(qiáng)烈的食欲,并通過吞噬它們而生長(zhǎng)?!?/p>
那么,什么是中子星?它是巨大的恒星核耗盡所有燃料,誕生超新星后,恒星內(nèi)部發(fā)生坍塌剩下的那部分。在這一過程中,恒星核中被擠出來的質(zhì)子與原核外電子合并成了新的中子,這些新的中子又與恒星核中被擠出來的中子集結(jié)在一起,形成半徑約10千米、密度僅次于黑洞的一種星體。
目前科學(xué)界對(duì)中子星的內(nèi)部了解甚少??茖W(xué)家傾向于認(rèn)為,中子星內(nèi)部存在奇異物質(zhì),并且有證據(jù)表明,奇異物質(zhì)可能就位于中子星那層離子、電子和氣體構(gòu)成的薄殼下面。由此,一些假設(shè)甚至認(rèn)為,可能原本就不存在中子星,現(xiàn)在我們認(rèn)識(shí)的所謂中子星,有可能都是由奇異物質(zhì)組成的“奇異星”。
但我們知道,普通中子星的外殼下,是幾乎全由中子組成的流體。中子是一種神秘且密度極大的物質(zhì),一勺中子的質(zhì)量就超過地球上整座喜馬拉雅山的質(zhì)量。這種中子,除了存在于中子星的內(nèi)部,并不存在于其他任何地方。
難道正是這些中子構(gòu)成了我們所說的奇異物質(zhì)?它們之間又存在怎樣的關(guān)聯(lián)?
由夸克構(gòu)成的奇異物質(zhì)
在巨大的壓力下,中子會(huì)分解成夸克??淇耸菢?gòu)成物質(zhì)的基本單元,是一種我們無法直接觀測(cè)到、無法直接分離出來的基本粒子。它主要有“上”“下”“頂”“底”“奇”“粲”6種類型。6種夸克中,“上”“下”兩種最為穩(wěn)定,組成常規(guī)物質(zhì);其余的“頂”“底”“奇”“粲”4種夸克,只能經(jīng)由高能粒子的碰撞產(chǎn)生,例如宇宙射線、粒子加速器等。
通常情況下,中子是由一“上”兩“下”3種夸克組成的,因此, 當(dāng)一個(gè)中子在高壓下分解成夸克時(shí), 存在的情況就是“上”“下”“下”。但是,在中子星的極端環(huán)境中,巨大壓力下的夸克可能會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)化。例如,一個(gè)“下”夸克可能會(huì)轉(zhuǎn)化成“奇”夸克,那么,夸克存在的情況將變成“上”“下”“奇”。
由“上”“下”“奇”3種夸克組成的物質(zhì),就是我們所說的“奇異物質(zhì)”。
哪里可以找到奇異物質(zhì)
科學(xué)界普遍認(rèn)為,奇異物質(zhì)在宇宙誕生初期就已經(jīng)存在。但是,直到大爆炸之后,它才得以出現(xiàn)。科學(xué)家綜合分析了宇宙初期的條件和奇異物質(zhì)的特性,通過熱力學(xué)原理進(jìn)行推測(cè),結(jié)果一再表明:奇異物質(zhì)會(huì)隨著外界條件的冷卻而蒸發(fā)(大爆炸發(fā)生后它僅存在了1秒)。目前唯一可行的找到奇異物質(zhì)的地方,是中子星的核心。
我們現(xiàn)在知道,奇異物質(zhì)由“上”“下”“奇”3種夸克組成。中子進(jìn)入奇異物質(zhì)后會(huì)在壓力下分解,釋放出夸克,在這一過程中,能量被大大降低。較低的能量使物質(zhì)的狀態(tài)更穩(wěn)定。這時(shí)的奇異物質(zhì),穩(wěn)定性好,由它構(gòu)成的恒星可以存在更長(zhǎng)時(shí)間,這使它看上去比常規(guī)物質(zhì)更富有魅力。
科學(xué)家推測(cè),這可能是整個(gè)宇宙中最穩(wěn)定的能源。如果奇異物質(zhì)(“上”“下”“奇”)是物質(zhì)最理想、最穩(wěn)定的形態(tài),那么與之接觸的所有中子(“上”“下”“下”)都將轉(zhuǎn)化為這一形態(tài)(即“下”轉(zhuǎn)化為“奇”)。當(dāng)物質(zhì)原子核中的中子和質(zhì)子滲入奇異物質(zhì),就會(huì)在巨大壓力下分解為夸克,并轉(zhuǎn)化為奇異物質(zhì)。當(dāng)一團(tuán)奇異物質(zhì)以足夠快的速度進(jìn)行傳播,進(jìn)入恒星或行星內(nèi)部,就會(huì)像細(xì)菌一樣蔓延、侵吞,且無可阻擋,直至從內(nèi)到外將它們徹底“改變”。這就是有人稱奇異物質(zhì)為“宇宙最危險(xiǎn)物質(zhì)”的原因。
困難重重的研究
科學(xué)家一直在努力求證奇異物質(zhì)的穩(wěn)定性,從地球上的隕石到宇宙射線,都有他們探尋的身影,遺憾的是,尚未有任何確定的發(fā)現(xiàn)。而一些科學(xué)家已經(jīng)觀察到的中子星,不是體積太小,就是溫度過低,或是亮度太高且持續(xù)時(shí)間太長(zhǎng)(與超新星相關(guān)),這樣的中子星中都無法找到奇異物質(zhì)。
假如奇異物質(zhì)存在于我們的地球上,那它必須是微觀的,半徑只能有幾百飛米(1飛米=10-15米),否則超高密度的它就會(huì)因?yàn)樘?,無法留在地球的外殼上,從而沉入地核。也許有人會(huì)問,奇異物質(zhì)不是會(huì)吃掉任何與它接觸的物質(zhì)嗎?為什么卻可以留在地球的外殼上?科學(xué)家的解釋是:奇異物質(zhì)本身可能帶有正電荷,正好與地球上物質(zhì)的正電荷互相排斥而達(dá)到力的均衡。
也許有人會(huì)擔(dān)心,奇異物質(zhì)一旦落到地球上,可以吞噬我們的世界。但是科學(xué)家認(rèn)為完全沒有必要擔(dān)憂,要實(shí)現(xiàn)這個(gè)世界末日的場(chǎng)景,必須同時(shí)滿足以下這些前提條件:首先,奇異物質(zhì)必須得以存在;其次,它的性質(zhì)必須非常穩(wěn)定;最后,奇異物質(zhì)在與地球發(fā)生碰撞時(shí),必須具有大量動(dòng)能,或者帶負(fù)電荷。
至少目前看來,滿足這些條件的情況還沒有出現(xiàn),我們的地球還能夠在奇異物質(zhì)存在的可能性中高枕無憂。