本期為大傢帶來:

《你知道嗎——現代科學中的100個問題》

本書是阿西莫夫的優秀作品之一。
作者以通俗的語言,深入淺出地解釋瞭現代科學中的一百個尖端課題。
其中,有些是瞭解現代科學技術所必須具備的基礎知識,如科學的研究方法、二進制數、相對論、亞原子粒子、核聚變、熵、晶體、病毒等。有些則是當代科學技術的前沿陣地,如黑洞、統一場論、誇克、快子、金屬氫等。
作者對這些問題的來龍去脈,它們目前處在什麼樣的狀態、有沒有希望得到解決等問題均作瞭回答。

第十四個問題: 有人說中子星上每一立方厘米的物質重達十億多噸,這怎麼可能呢 ?

一個原子的直徑,大體上說,約為10-8厘米。在普通的固體和液體中,原子與原子之間靠得很近。實際上是相互接觸的。因此,普通固體和普通液體的密度取決於以下三個因素:一是原子的大小,二是原子在其中的密集程度,三是單個原子的重量。在普通的固體當中,密度最小的是固態氫,它的密度是每立方厘米0.076克。密度最大的是稀有金屬鋨,它的密度為每立方厘米22.48克。如果原子是一個不可壓縮的固態小球,那麼鋨應當是所有物質當中密度最大的瞭。

這樣,一立方厘米物質的重量絕不可能超過一公斤,當然就更談不上會有幾噸重瞭。但是原子並不是固態的,新西蘭出生的物理學傢盧瑟福早在1909年就曾經證明,原子中的大部分空間是空的。原子的外圍隻含有非常輕的電子,原子的99.9%的質量都集中在其中心的原子核內。原子核的直徑約為10-13厘米(或者說約為原子本身直徑的1/100,000)。如果一團物質中的原子能被很緊很緊地擠壓到一起,以致其中的電子都被推開,原子核被迫相互接觸,那麼,這團物質的直徑就會縮小到隻有原來直徑的1/100,000。

如果我們的地球被壓縮成為一團原子核,其中的所有物質就將被擠壓成一個直徑隻有128米的球體。太陽如果也受到這樣的擠壓,它將成為一個直徑隻有13.92公裡的球體。如果宇宙的全部已知物質都被轉換為相互接觸的原子核,那麼,它們將會成為一個直徑為幾億公裡的球體,可以綽綽有餘地納入太陽系的小行星帶中。恒星中心的熱和壓力能夠破壞原子的結構並使原子核開始擠壓到一起。太陽中心的密度要比鋨原子的密度大得多,但是其中的一個個原子核仍然可以不受阻礙地自由運動,其中的物質仍然呈氣體狀態。

有一些恒星卻幾乎完全由這樣一些已被破壞的原子所組成。例如,天狼星的伴星就是一顆並不比天王星大的“白矮星”,但是它的質量卻和太陽一樣大。原子核是由質子和中子組成。所有質子都帶有正電荷並會相互排斥,因此不可能把一百個以上的質子集合在一處。然而中子是不帶電荷的,在適當的條件下,無數中子能夠積聚在一起而形成一顆中子星。人們認為脈沖星就是這樣的中子星。如果太陽一旦變為一顆中子星,它的全部質量將會被擠壓成一個直徑隻有現有直徑的1/100,000的球體,或者說將成為一個體積隻有現有體積的1/1,000,000,000,000,000的球體。

這樣一來,它的密度將會是其現在密度的1,000,000,000,000,000倍。太陽目前的總密度是每立方厘米1.4克。如果它一旦變為中子星,它的密度就將成為每立方厘米重1,400,000,000,000,000,000克。這就等於說,中子星上的每一立方厘米物質重達1,400,000,000,000噸(14億噸)。