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如果真有後羿射日,需要怎樣材質的箭才能摧毀太陽級別的恒星?

2021-11-11科學

鐵,對,就是最普通的鐵

巧了,我以前就寫過一篇後羿要是想要射爆太陽需要什麽箭的文章,現在搬運過來:

後羿射日

後羿射日是中國流傳久遠的一個傳說,這個傳說的歷史幾乎跟中國人的歷史一樣長,在久遠的流變中甚至連故事的主角都變了。有一種說法,真正辦到這事兒的人是上古五帝時期的大羿,後來流傳成了夏朝的後羿,當然今天我們知道,靠弓箭是無論如何都不可能辦到這事兒的。

傳說那時候天上會同時出現10個太陽,後羿(或者大羿)射掉了其中9個,只剩下現在我們看到的這個在冰冷遼闊的宇宙中瑟瑟發抖。古代中國對於太陽的認識,與那時候的古文明差不多,都是認為太陽不過是天空中一大塊灼熱的東西。在中國認為太陽是某種叫做「金烏」的鳥,在不大嚴謹而浪漫的語境裏通常就用金烏來代替太陽,因此想要用弓箭來對付多余的太陽非常正常。假如說,假如某天阿波羅和他的另外九個複制體一起拖著10個太陽跑出來,你想用反坦克飛彈對付他們也是很正常的。

盡管如此,中國這個「十日同天」的傳說在上古傳說裏也顯得非常的獨特,因為我們知道,天上不可能同時跑出來10個太陽。現在有些人推測,這可能是對於當時一場異常的高溫天氣的隱喻,某個部落首領想辦法帶領大家躲過熱浪活了下來。很多傳說其實都是這麽一回事,沒有用我們今天這種嚴謹客觀的事實描述來記載,而是本身就使用的很浪漫的語言,還在流傳過程中變化了很多。

不管怎麽樣,我們現在決定幫助後羿辦到這件事:把太陽射下來。

令人意外的是,後羿的辦法其實真的可行,至少在理論上一點問題都沒有,鐵箭頭確實可以破壞恒星。

首先,不是任何東西都能把太陽射下來的。

現在我們知道天上那個發光發熱而且會跑的東西,其實是個恒星。恒星是一種龐大的存在,整個太陽系裏,太陽自己的品質就占了99.86%,剩下的所有行星、衛星、小行星、彗星一直到奧爾特雲裏面的塵埃加起來占那剩下的0.24%。這裏面地球甚至都算不上個頭比較大的那個,打個比方,如果你就是地球的話,太陽大概有你的33.3萬倍那麽大,你要是是個60公斤重身材勻稱的男子,那麽太陽是一艘2萬噸重的巨輪。

這時候你身上一個金黃色葡萄球菌怒吼一聲,朝巨輪射了一支箭,我敢保證巨輪什麽都不會發生。

作為一個依賴太陽生存並且恰好生存在太陽的宜居帶的碳基生物,我十分不建議往太陽上面亂扔東西,太陽的宜居帶是個很窄的地方,地球剛好在裏面因此我們過得非常舒服,太近太遠都意味著地球上的生物將會很難存活。這是一個十分微妙的平衡,太陽多了點東西或者說「燃燒」更旺盛一些都不是什麽好事情,往太陽上面亂扔東西很可能會導致什麽可怕的結果。

比如說,我曾經見過這樣一個問題:往太陽上面澆多少水可以讓太陽熄滅?

往太陽上面澆水,不會讓太陽熄滅,反而只會讓它燒得更加旺盛,因為水可以成為太陽的燃料,幹這件事跟用汽油來滅火沒什麽區別。太陽並沒真正「燃燒」,它上面正在進行的是核融合反應,是較輕的元素在巨大的壓力和極高的溫度下突破「勢壘」融合成較重的元素,同時放出巨大的能量。水裏只有兩種元素,兩個氫原子和一個氧原子,它倆都是非常好的融合材料。核反應跟物質的化合態沒有任何關系,單質或者化合物、這種化合物與那種化合物,都不影響核反應的發生,所以你往太陽上面噴水、噴氧氣、噴氫氣、噴水蒸氣、噴冰塊,效果都是一樣的:讓太陽燃燒得更旺盛。

那麽,什麽才能把太陽搞壞?

恒星上進行的核反應非常復雜,比我們想象的要復雜很多很多,這裏也不打算說這麽復雜的事情,我們只需要知道:鐵元素是恒星毒藥。

最開始我們的宇宙裏只有一種元素就是氫,然後氫融合成氦,氦又融合成鋰,一直順著元素周期表反應下來,生成了我們現在看到的所謂「輕元素」。輕元素進一步融合形成更重的元素,這就讓恒星成為宇宙中的「物質制造機」,甚至我們的身體就是這個過程的產物。這個過程中還有第一代恒星和第二代恒星的區別,我們的太陽就是一顆第二代恒星,它實際上是第一代恒星的殘骸重新聚集在一起形成的。這個過程並不是本文的主題,這裏就不詳細說了,但是需要註意一點:這個反應不是一直持續下去的,當融合產物的原子序數到達56的時候,一切都變了。

比鐵更輕的元素,在核融合中會放出能量;比鐵更重的元素,在核分裂中放出能量。只有鐵,不管是融合還是分裂,它都是吸收能量的。

如果朝恒星裏面扔什麽東西能夠讓它熄滅的話,那就只能是鐵了。

那麽比鐵更重的元素又是怎麽來的呢?

恒星毒藥——鐵,誕生以後,核融合的鏈條就結束了,比鐵更重的元素就不會再產生,恒星開始走向死亡。這時候如果恒星的品質比10個太陽還要大,並且內核的核反應不夠劇烈,不足以「支撐」外層物質,這些輕物質就會突然塌縮下來,一下子撞到一起,引發一場劇烈的爆炸,這就是超新星爆炸。這個過程是如此的猛烈,以至於一些比鐵還要重的物質都被制造了出來,比如我們大家都十分喜歡的黃金。這些重物質在劇烈的爆炸中被拋灑得到處都是,又慢慢在重力作用下集聚到一起,形成新的恒星、行星,以及你我。

對的,下次你的女朋友鬧著要買鉆石戒指的時候你就可以拿這一套去說服她:寶貝我們買黃金吧,這個真的更稀有。鉆石說白了不過是碳元素,是可以在恒星裏面大量制造的,而黃金不同,只能在劇烈的超新星爆炸或者中子星合並這種輝煌燦爛的大事件中間產生。

當然我不保證你的女朋友會聽你的。

後羿的女朋友也並沒有聽他的,在傳說中她偷吃了後羿的丹藥,飛到月亮上面去了。連後羿都做不到的事情,你又何必要糾結呢?對不?

反正不管怎麽樣,你女朋友是選擇買黃金戒指還是鉆石戒指,鐵都可以完美的幹掉太陽。盡管太陽自己不會產生鐵,但是太多的鐵一樣可能會造成太陽核反應的不穩定,讓它暗淡下去或者爆炸。

剛好,鐵是我們制作箭頭的常用元素。

箭頭,或者用專有詞匯說,叫「箭簇」,是用來貫穿獵物、敵人表皮的東西,一般都很尖銳而堅硬。最開始人類制作箭簇用的是石頭,一般是黑曜石也就是火山玻璃。後來使用的是青銅,這個時候人類開始進入青銅時代。再後來大概在2000多年前開始普遍采用鐵來制作箭頭,一直持續到弓箭徹底結束戰場為止。現在還有用於娛樂和健身的弓箭,箭頭材料有鎂鋁合金、鈦合金等等。

鐵器的流行有賴於人們冶金技術的進步,鐵的熔煉需要的溫度要比青銅高得多,當然鐵也確實比青銅各方面的效能都要好一點,而且更容易取得。最開始人們在青銅時代就會利用隕鐵,有一種說法是所謂的「玄鐵」就是隕鐵,效能相當的令人滿意,後來自己會煉鐵以後就歡天喜地的忘了怎麽弄青銅了。

在後羿那個年代很顯然我們還沒有鐵箭簇,很可能是黑曜石做的箭頭,但是這個不重要,因為我們現在的任務是幫助後羿把太陽搞壞,要麽讓它熄滅,要麽讓它的內核先熄滅,然後外層物質塌縮下來引起劇烈的爆炸。

像傳說裏那樣把太陽射「掉下來」其實不可能,現在我們知道宇宙裏不存在什麽「掉」,甚至都不存在「下」這個概念。實際上太陽也很難「熄滅」,除非經歷漫長到遠遠比後羿跟我們之間這點時間要漫長很多很多倍的時間,比如說,上百億年。

你往太陽上面突然扔很大一塊鐵,它有可能暗淡下去,也有可能暗淡一下然後發生猛烈的爆炸,而且這個過程不一定馬上就能觀察到,具體需要多大一塊鐵也不知道,在寫這篇文章的時候關於「往太陽裏面突然扔進去一大塊鐵」的cern geant 4數學模型還在某台有144個CPU的伺服器上面跑,具體跑出什麽結果我現在還不知道,我會把結果補在最後。

總之,我們現在準備往太陽裏面扔一大塊鐵,這塊鐵有多大還不知道,它可能會導致:

太陽比原來暗淡了一些並一直這麽持續下去;

太陽暗淡了一些,然後核反應的減弱導致恒星外層在重力作用下塌縮,引起劇烈的爆炸;

太陽內核發生了劇烈的變化,但是好長時間都沒能傳導到表面來被我們發現。

我現在只是不負責任的估計一下,這個鐵塊的個頭大得嚇人而且不管它有多大,除非比太陽的個頭還大,否則這種劇烈變化都得要很長時間才能到達太陽表面給我們看到。即使太陽真的被我們給搞死了,這個過程也會非常漫長,我猜應該有好幾十萬年。

無論如何,我們給後羿打造的這個箭頭,都會無比巨大。

太陽雖然並不會產生比氮元素更重的元素,比如說鐵,但是它裏面確實是有鐵元素以及更重的元素的,這些元素來自於第一代恒星的殘骸,也就是形成太陽的那些星際塵埃。太陽總品質的0.2%是鐵,這些鐵重達3.8x10^27kg,整個地球才重5.965×10^24kg ,現在太陽裏面的鐵就比整個地球都要重好幾百倍。如果想讓太陽發生可以觀察到的變化,比如說總放射線能量增加或者降低20%,那麽哪怕後羿的箭頭跟地球一樣重也是辦不到的。

我估計這個箭頭會重達100倍以上地球品質,比較準確的數位會補在本文的最後。

最後的問題就是讓後羿把這支箭射出去。

至於射箭的問題倒是很好辦,我們有更好的辦法把這個「箭頭」狠狠地紮進邪惡太陽的心臟,解救萬民於倒懸,這個辦法就是利用太陽的重力。只要讓這個大鐵塊執行在一條圍繞太陽的橢圓軌域上面,而近日點在太陽大氣層裏面就行了,太陽大氣會形成一種叫「氣動剎車」的效果,最終讓大鐵塊自己掉進去。

這樣的話我們就完全可以象征性的在這個大鐵塊上面安裝一個長70厘米以上的箭桿,然後讓後羿用一把普通的弓拉一下假裝「放箭」,搞了這套假把式之後他就得趕緊跳上一台至少能夠達到第二宇宙速度的飛船逃命去,不管咋樣,接下來的事情都會非常可怕。

我建議咱們就不要搞這個虛的了。

總之,結論就是「後羿射日」這個神話是可行的,只要這個箭頭是鐵打的,而且夠大,就一定可以。雖然現在我也不知道上哪兒去弄到那麽多的鐵,但是這樣確實是沒問題的。

因為鐵過於普遍,所以在幫助後羿打造一支射太陽的箭這事兒上面需要感謝的太多了,這裏挑幾個人感謝一下:

維爾納·馮·西門子,他改進了鋼鐵生產工藝;

艾薩克·牛頓爵士,他對於萬有重力的描述使我們能夠設計一條近日點在太陽大氣層內的軌域;

亨利.貝塞麥,他發明了可傾倒的轉爐,改進了鋼鐵生產工藝。

另外,在公元2015年左右,地球上鋼鐵產量排在第一的是中國,第二是中國河北,第三是中國河北的唐山市,第六是唐山市隱瞞沒有上報的產量。