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如果真有后羿射日,需要怎样材质的箭才能摧毁太阳级别的恒星?

2021-11-11科学

铁,对,就是最普通的铁

巧了,我以前就写过一篇后羿要是想要射爆太阳需要什么箭的文章,现在搬运过来:

后羿射日

后羿射日是中国流传久远的一个传说,这个传说的历史几乎跟中国人的历史一样长,在久远的流变中甚至连故事的主角都变了。有一种说法,真正办到这事儿的人是上古五帝时期的大羿,后来流传成了夏朝的后羿,当然今天我们知道,靠弓箭是无论如何都不可能办到这事儿的。

传说那时候天上会同时出现10个太阳,后羿(或者大羿)射掉了其中9个,只剩下现在我们看到的这个在冰冷辽阔的宇宙中瑟瑟发抖。古代中国对于太阳的认识,与那时候的古文明差不多,都是认为太阳不过是天空中一大块灼热的东西。在中国认为太阳是某种叫做「金乌」的鸟,在不大严谨而浪漫的语境里通常就用金乌来代替太阳,因此想要用弓箭来对付多余的太阳非常正常。假如说,假如某天阿波罗和他的另外九个克隆体一起拖着10个太阳跑出来,你想用反坦克导弹对付他们也是很正常的。

尽管如此,中国这个「十日同天」的传说在上古传说里也显得非常的独特,因为我们知道,天上不可能同时跑出来10个太阳。现在有些人推测,这可能是对于当时一场异常的高温天气的隐喻,某个部落首领想办法带领大家躲过热浪活了下来。很多传说其实都是这么一回事,没有用我们今天这种严谨客观的事实描述来记载,而是本身就使用的很浪漫的语言,还在流传过程中变化了很多。

不管怎么样,我们现在决定帮助后羿办到这件事:把太阳射下来。

令人意外的是,后羿的办法其实真的可行,至少在理论上一点问题都没有,铁箭头确实可以破坏恒星。

首先,不是任何东西都能把太阳射下来的。

现在我们知道天上那个发光发热而且会跑的东西,其实是个恒星。恒星是一种庞大的存在,整个太阳系里,太阳自己的质量就占了99.86%,剩下的所有行星、卫星、小行星、彗星一直到奥尔特云里面的尘埃加起来占那剩下的0.24%。这里面地球甚至都算不上个头比较大的那个,打个比方,如果你就是地球的话,太阳大概有你的33.3万倍那么大,你要是是个60公斤重身材匀称的男子,那么太阳是一艘2万吨重的巨轮。

这时候你身上一个金黄色葡萄球菌怒吼一声,朝巨轮射了一支箭,我敢保证巨轮什么都不会发生。

作为一个依赖太阳生存并且恰好生存在太阳的宜居带的碳基生物,我十分不建议往太阳上面乱扔东西,太阳的宜居带是个很窄的地方,地球刚好在里面因此我们过得非常舒服,太近太远都意味着地球上的生物将会很难存活。这是一个十分微妙的平衡,太阳多了点东西或者说「燃烧」更旺盛一些都不是什么好事情,往太阳上面乱扔东西很可能会导致什么可怕的结果。

比如说,我曾经见过这样一个问题:往太阳上面浇多少水可以让太阳熄灭?

往太阳上面浇水,不会让太阳熄灭,反而只会让它烧得更加旺盛,因为水可以成为太阳的燃料,干这件事跟用汽油来灭火没什么区别。太阳并没真正「燃烧」,它上面正在进行的是核聚变反应,是较轻的元素在巨大的压力和极高的温度下突破「势垒」聚变成较重的元素,同时放出巨大的能量。水里只有两种元素,两个氢原子和一个氧原子,它俩都是非常好的聚变材料。核反应跟物质的化合态没有任何关系,单质或者化合物、这种化合物与那种化合物,都不影响核反应的发生,所以你往太阳上面喷水、喷氧气、喷氢气、喷水蒸气、喷冰块,效果都是一样的:让太阳燃烧得更旺盛。

那么,什么才能把太阳搞坏?

恒星上进行的核反应非常复杂,比我们想象的要复杂很多很多,这里也不打算说这么复杂的事情,我们只需要知道:铁元素是恒星毒药。

最开始我们的宇宙里只有一种元素就是氢,然后氢聚变成氦,氦又聚变成锂,一直顺着元素周期表反应下来,生成了我们现在看到的所谓「轻元素」。轻元素进一步聚变形成更重的元素,这就让恒星成为宇宙中的「物质制造机」,甚至我们的身体就是这个过程的产物。这个过程中还有第一代恒星和第二代恒星的区别,我们的太阳就是一颗第二代恒星,它实际上是第一代恒星的残骸重新聚集在一起形成的。这个过程并不是本文的主题,这里就不详细说了,但是需要注意一点:这个反应不是一直持续下去的,当聚变产物的原子序数到达56的时候,一切都变了。

比铁更轻的元素,在核聚变中会放出能量;比铁更重的元素,在核裂变中放出能量。只有铁,不管是聚变还是裂变,它都是吸收能量的。

如果朝恒星里面扔什么东西能够让它熄灭的话,那就只能是铁了。

那么比铁更重的元素又是怎么来的呢?

恒星毒药——铁,诞生以后,核聚变的链条就结束了,比铁更重的元素就不会再产生,恒星开始走向死亡。这时候如果恒星的质量比10个太阳还要大,并且内核的核反应不够剧烈,不足以「支撑」外层物质,这些轻物质就会突然坍缩下来,一下子撞到一起,引发一场剧烈的爆炸,这就是超新星爆炸。这个过程是如此的猛烈,以至于一些比铁还要重的物质都被制造了出来,比如我们大家都十分喜欢的黄金。这些重物质在剧烈的爆炸中被抛洒得到处都是,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。

对的,下次你的女朋友闹着要买钻石戒指的时候你就可以拿这一套去说服她:宝贝我们买黄金吧,这个真的更稀有。钻石说白了不过是碳元素,是可以在恒星里面大量制造的,而黄金不同,只能在剧烈的超新星爆炸或者中子星合并这种辉煌灿烂的大事件中间产生。

当然我不保证你的女朋友会听你的。

后羿的女朋友也并没有听他的,在传说中她偷吃了后羿的丹药,飞到月亮上面去了。连后羿都做不到的事情,你又何必要纠结呢?对不?

反正不管怎么样,你女朋友是选择买黄金戒指还是钻石戒指,铁都可以完美的干掉太阳。尽管太阳自己不会产生铁,但是太多的铁一样可能会造成太阳核反应的不稳定,让它暗淡下去或者爆炸。

刚好,铁是我们制作箭头的常用元素。

箭头,或者用专有词汇说,叫「箭簇」,是用来贯穿猎物、敌人表皮的东西,一般都很尖锐而坚硬。最开始人类制作箭簇用的是石头,一般是黑曜石也就是火山玻璃。后来使用的是青铜,这个时候人类开始进入青铜时代。再后来大概在2000多年前开始普遍采用铁来制作箭头,一直持续到弓箭彻底退出战场为止。现在还有用于娱乐和健身的弓箭,箭头材料有镁铝合金、钛合金等等。

铁器的流行有赖于人们冶金技术的进步,铁的熔炼需要的温度要比青铜高得多,当然铁也确实比青铜各方面的性能都要好一点,而且更容易取得。最开始人们在青铜时代就会利用陨铁,有一种说法是所谓的「玄铁」就是陨铁,性能相当的令人满意,后来自己会炼铁以后就欢天喜地的忘了怎么弄青铜了。

在后羿那个年代很显然我们还没有铁箭簇,很可能是黑曜石做的箭头,但是这个不重要,因为我们现在的任务是帮助后羿把太阳搞坏,要么让它熄灭,要么让它的内核先熄灭,然后外层物质坍缩下来引起剧烈的爆炸。

像传说里那样把太阳射「掉下来」其实不可能,现在我们知道宇宙里不存在什么「掉」,甚至都不存在「下」这个概念。实际上太阳也很难「熄灭」,除非经历漫长到远远比后羿跟我们之间这点时间要漫长很多很多倍的时间,比如说,上百亿年。

你往太阳上面突然扔很大一块铁,它有可能暗淡下去,也有可能暗淡一下然后发生猛烈的爆炸,而且这个过程不一定马上就能观察到,具体需要多大一块铁也不知道,在写这篇文章的时候关于「往太阳里面突然扔进去一大块铁」的cern geant 4数学模型还在某台有144个CPU的服务器上面跑,具体跑出什么结果我现在还不知道,我会把结果补在最后。

总之,我们现在准备往太阳里面扔一大块铁,这块铁有多大还不知道,它可能会导致:

太阳比原来暗淡了一些并一直这么持续下去;

太阳暗淡了一些,然后核反应的减弱导致恒星外层在重力作用下坍缩,引起剧烈的爆炸;

太阳内核发生了剧烈的变化,但是好长时间都没能传导到表面来被我们发现。

我现在只是不负责任的估计一下,这个铁块的个头大得吓人而且不管它有多大,除非比太阳的个头还大,否则这种剧烈变化都得要很长时间才能到达太阳表面给我们看到。即使太阳真的被我们给搞死了,这个过程也会非常漫长,我猜应该有好几十万年。

无论如何,我们给后羿打造的这个箭头,都会无比巨大。

太阳虽然并不会产生比氮元素更重的元素,比如说铁,但是它里面确实是有铁元素以及更重的元素的,这些元素来自于第一代恒星的残骸,也就是形成太阳的那些星际尘埃。太阳总质量的0.2%是铁,这些铁重达3.8x10^27kg,整个地球才重5.965×10^24kg ,现在太阳里面的铁就比整个地球都要重好几百倍。如果想让太阳发生可以观察到的变化,比如说总辐射能量增加或者降低20%,那么哪怕后羿的箭头跟地球一样重也是办不到的。

我估计这个箭头会重达100倍以上地球质量,比较准确的数字会补在本文的最后。

最后的问题就是让后羿把这支箭射出去。

至于射箭的问题倒是很好办,我们有更好的办法把这个「箭头」狠狠地扎进邪恶太阳的心脏,解救万民于倒悬,这个办法就是利用太阳的引力。只要让这个大铁块运行在一条围绕太阳的椭圆轨道上面,而近日点在太阳大气层里面就行了,太阳大气会形成一种叫「气动刹车」的效果,最终让大铁块自己掉进去。

这样的话我们就完全可以象征性的在这个大铁块上面安装一个长70厘米以上的箭杆,然后让后羿用一把普通的弓拉一下假装「放箭」,搞了这套假把式之后他就得赶紧跳上一台至少能够达到第二宇宙速度的飞船逃命去,不管咋样,接下来的事情都会非常可怕。

我建议咱们就不要搞这个虚的了。

总之,结论就是「后羿射日」这个神话是可行的,只要这个箭头是铁打的,而且够大,就一定可以。虽然现在我也不知道上哪儿去弄到那么多的铁,但是这样确实是没问题的。

因为铁过于普遍,所以在帮助后羿打造一支射太阳的箭这事儿上面需要感谢的太多了,这里挑几个人感谢一下:

维尔纳·冯·西门子,他改进了钢铁生产工艺;

艾萨克·牛顿爵士,他对于万有引力的描述使我们能够设计一条近日点在太阳大气层内的轨道;

亨利.贝塞麦,他发明了可倾倒的转炉,改进了钢铁生产工艺。

另外,在公元2015年左右,地球上钢铁产量排在第一的是中国,第二是中国河北,第三是中国河北的唐山市,第六是唐山市隐瞒没有上报的产量。