白矮星中子星之谜

1834 年，德国天文学家贝塞耳在仔细观测天上最亮的恒星——天狼星的运动时，发现一件奇怪的事：这颗恒星“走”起路来有点儿别扭，它不是顺着一定的轨道直溜溜地往前跑，而总是歪歪扭扭地像 S 形拐弯儿。

贝塞耳想：会不会在天狼星周围有一个没露面的恒星，在影响它的运动呢？

时间过去了 28 年。1862 年，天文学家终于发现了“陪伴”天狼星运动的那颗暗淡的小星，就是天狼伴星。

天文学家进一步研究这颗小恒星，发现它和天狼星的温度差不多一样高，一样的“白热化”，但因为它的个儿非常小（它的半径只有太阳半径的五十分之一），离开我们又非常远，所以才显得这么暗。

令人惊奇的是，天狼伴星的体积虽然比太阳小得多，但它的质量却几乎和太阳的质量相同，也就是说，天狼伴星的平均密度差不多是太阳的 125000

倍。这个星球每一个立方厘米的物质竟重 175 公斤，这是同体积水的重量的

175000 倍！

人们把这种小个儿、高温度、高密度的恒星，叫做白矮星。

有意思的是，天狼伴星还只是白矮星家族中的“轻量级”，比它长得更“结实”的白矮星，在宇宙间比比皆是，有的密度竟比水大 2 亿倍。要是用这种星球物质制成一个“壹分”硬币，在地球上得用一辆大型起重机，才能把它吊起来。

这还不算奇。二十世纪六十年代才刚刚被人发现的恒星世界的“侏儒”

——中子星的密度，更是骇人听闻。在那里，1 立方厘米的物质，居然重 1

亿吨！如果要把这么一丁点儿的东西搬走，就得动用 1250 万辆 8 吨大卡车的“巨龙车队”，才能勉强拖着跑。

为什么白矮星、中子星的个子竟是如此“结实”呢？ 要揭穿这个谜，还是先从物质构造的“内幕”谈起。

谁都知道，物质由分子组成，分子又由更小的原子构成。看上去物质似乎是严严实实的，其实里面宽敞得很，不仅分子与分子之间、原子与原子之间有很大的孔隙，就连原子内部的空隙也大得惊人。原子的“心脏”是原子核，核外有电子在不停地旋转，就像行星绕太阳转圈儿似的。有趣的是，原子核几乎占去整个原子 99％以上的质量，个儿却小得出奇。要是把整个原子看作一个大厅，原子核只不过是大厅中央的一颗小玻璃球。

但是，当物质受到很大的压力时，情况就大不一样。先是分子之间的距离被压缩；接着，原子与原子之间也被挤得动弹不得；如果再继续加压，一旦超过 140 万个大气压时，就连原子的电子壳层也会被压得“粉身碎骨”， 紧紧挤在一起。这样，就形成了密度大得出奇的“超固态”物质。

据推测，太阳中心的压力约为 3000 亿个大气压，而白矮星的内部压力达几百亿亿个大气压，中子星的中心压力比太阳还要高若干亿亿倍。在这样巨大的超高压下，物质变成 1 立方厘米有几吨、几百吨，甚至上亿吨重的超固态，也就不足为奇。

随着科学技术的发展，现在已经能用人工方法“制造”超高压了。

一种方法是用炸药爆炸、高速碰撞或火花放电时形成的强烈冲击波，在极短促的百万分之几秒内获得超高压。目前最高已超过 1000 万个大气压。另一种是在特制的高压容器里采用机械挤压的办法。据报道，美国某研究所不久前在实验室里成功地获得了约 170 万个大气压的超高压。

有了超高压技术，人们可以叫石墨在几万个大气压的超高压和几千度的高温下，经过短短一分钟，就变成坚硬的人造金刚石。另一个超高压下的“产儿”——立方氮化硼，它的硬度可与金刚石媲美。用它做成的刀具，是高速切削特硬金属的能手，切削速度可以比一般刀具快 4～6 倍！不难想象，要是在 140 万个大气压以上的超高压帮助下，可能“诞生”比金刚石和立方氮化硼更硬得多的超固态物质。如果用这种物质制成刀具，那简直可以“削铁如泥”！

超高压还有改造金属性能的本领。比如，为了使钢硬化，往往要经过淬火处理，可是，淬火后的钢会变脆，因此还得回火，这样钢的硬度又会降低。如果在超高压的“监视”下回火，就可以阻止钢的硬度降低。又如，经受过30 万个大气压“考验”的纯铁，可以比原来的坚硬几万倍。

超高压怎么会有这种奇异的魔力呢？这里的奥秘在于：超高压除了迫使物质内部的原子紧紧挤在一起，增加相互的吸引力外，还“治愈”了物质内部的致命伤——肉眼看不见的裂痕。清除了“内患”，金属的机械强度自然大大地增强了。

（吴城固）