在提及这个物质之前,让我们回顾一下物质是怎样产生的?答案是恒星,也就是说包括你我在内世间的所有物质都是由恒星爆发的星尘组成的,说我们是恒星的孩子一点不为过,为探究物质的起源,就不得不从恒星的诞生说起。

宇宙中最稳定、坚固、完美物质-MAAMX

物质

恒星的诞生

根据著名的宇宙大爆炸学说,在宇宙大爆炸之初10秒后质子、电子、中子开始形成,再经过大约30万年的冷却随着宇宙中的温度与压力逐渐变低,质子、中子、电子开始互相结合,形成了氢、氦、锂等几种轻元素,其中主要是氢,氢和氦的总量占据了宇宙初始元素的98%。

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各类轻元素聚集在一起形成星云

大量的氢元素宇宙中恒星的核聚变反应提供了足够的燃料,这些氢元素在引力的作用下汇聚到一起形成星云,当其积累到一定程度时重力也成倍增加形成高温高压的环境,最终使氢原子相撞产生连锁核聚变,诞生宇宙中第一批恒星。

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恒星的灭亡

恒星的存在处于一种脆弱的平衡,质量极大的热等离子体被引力向着内部核心所牵引,该引力是如此强大将物质(氢原子)挤压在一起由此产生核聚变(核外电子摆脱原子核的束缚,使两个原子核碰撞在一起发生聚合反应)。氢原子间结合成为氦原子,并释放出反推力试图逃离引力核心引力。只要这种平衡状态还在,那么恒星就将处于稳定状态。

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各类元素在恒星内部产生

而氢的数量终究会被消耗完,聚变过程中将产生重一些的元素氦,氦元素也在高温高压条件的促成下继续反应(碳与氧)直至恒星内部产生了铁元素,而这一元素的产生则彻底宣布了恒星的死亡。恒星会对其施加大量的能量(高温高压)想让其产生聚变反应,不过其原子核对电子的吸引力强大到能稳稳抓住电子,无论如何都不会产生聚变反应,进而消耗恒星大量能量,加速恒星的死亡。死亡的过程也不尽相同,有的会发生超星星爆炸有的却不会。

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即将死亡膨胀的恒星

恒星灭亡的几种产物

白矮星:如太阳般大小与质量的仅仅会形成红巨星或者白矮星,不过其密度也十分惊人1000t/cm³,随着时间流逝表面温度也逐渐降低。

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内部含高密度钻石的白矮星

中子星:当一颗大概是太阳质量的1.4倍或以上的恒星死亡时,随着越来越多金属元素的产生,其将不能克服自身万有引力继续挤压星核内部的金属元素使其发生坍缩 发生进而产生大量能量的爆发,我们称此过程为超星爆炸。最终形成中子星,我们之所以将之称为中子星是因为强大的引力将其中的质子、电子、中子挤压在一起正负电荷抵消,基本成为中子,其性质与中子十分相近。

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高速旋转带强烈电磁场的中子星

黑洞:太阳质量的2.44倍或以上的将有可能形成黑洞,黑洞是在中子星的基础上通过引力继续压缩,如果形成的中子之间的斥力不能抵抗引力那么便将形成黑洞。所有进入其中的物质都转换成了能量的基本形式,由于连光都无法逃脱被束缚在视界线内,我们很难知道其内部组成,仅能通过其吞噬其他物质所释放出辐射进行有限层度的了解。

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吞噬一切的黑洞

科学家认为白矮星内部含有大量自然界中最为坚固的钻石、黑洞内的物质无法探测不为我们所知,那么中子星内部呢?很可能是一种被称为“奇异物质(奇夸克)”的东西。

奇异物质怎么产生的?

从以上三类星体中不难看出,随着引力的增加,似乎我们所认识的物理规律逐渐被打乱得越来越“离谱”,中子星内部的钻石还在我们的理解范围内,黑洞则是对其内部完全不能理解,那么中子星呢,当原子核中质子与电子被挤压在一起后不再带电(我们都知道我们碰触一个物体被反作用力排斥都是因为电子间斥力的产生),其物理规律会发生怎样的变化?

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中子星是除了黑洞以外密度最大的星体在其内部质子与中子组成了原子核,而组成质子与中子的却是另外一种物质——夸克夸克总是与其它夸克通过胶子连接,从未检测到单独存在的夸克,是组成其它粒子的原材料,夸克的种类有很多,但只有两种能形成稳定的物质(质子与中子中),即上夸克与下夸克,其它的都将很快的发生衰变。不过在中子星这一极端环境下(高温高压,有人认为其与宇宙大爆炸之初的环境相同),也许不仅不会衰变还会使质子与中子之间解除禁闭在强大引力的作用下形成一个夸克的致密海洋(质子与中子不复存在,当然其中物理规律也随之改变)。

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致密的夸克海洋

奇异物质:

而在这致密的夸克海洋中,如果压力足够大,有的夸克会变成奇夸克,也就是我们所说的奇异物质,因为其存在的条件过于苛刻,人类也没有直接见过这种物质,不过根据物理推演能得出其一些物理性质,它拥有完美的密度、坚不可摧,是宇宙中最稳定的物质(物质的最完美形态,其可以稳定的存在于中子星内部就可看出)。

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这时候你也许想到了钻石(钻石恒久远,一颗永流传),它诞生于高温高压的星体中随着地壳活动与火山等地质活动的喷发到达地表。其坚硬层度(我们所观察自然界中最坚硬的物质)使其可稳定存在于白矮星内部,而压力更大的中子星内部则会产生一种全新的“钻石”——奇异物质

不过相信我你不会想拥有它的,更不会想将其做成钻戒送给你女朋友。虽然其能永流传,甚至…….。

奇异物质的特性

由于其致密与超级稳定的特性,它甚至能存在于中子星外,而当其与其他物体相接触时,质子与中子也将会被其强大的致密引力与稳定性分解为夸克,也就是融合为夸克海洋的一部分,而恐怖的是该过程将一直发生直至所有接触到的物质都被融合。是不是有点像黑洞,将所有靠近其的物质吸收,不同的是奇异物质将其融合为夸克的海洋,而黑洞将其分解转化为纯能量(信息)的形式吸收(转化得更加彻底)。

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幸运的是由于其产生的条件甚微苛刻(高温高压),只有在宇宙大爆炸之初与中子星内部才能产生(所以研究中子星内部显得尤为重要,也是在研究宇宙大爆炸之初宇宙的存在形式),不过别忘了中子星的数量如此之多保不准什么时候两颗中子星发生碰撞使其中的奇异物质飞溅出飘散于宇宙中。

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中子星碰撞

而这些奇异物质一旦遇见任何物质,无论是恒星、行星还是其他任何物质,都会将其融合为夸克的海洋,例如地球与太阳会变成夸克星,其质量不会产生太大变化不过体积可是大大变小,而太阳也将不再产生核聚变(氢原子都被分解了),地球上的生物也将会被冻死。

奇异物质的猜想

了解了奇异物质是怎样产生的以及其拥有的特性后,我们开始思考它的存在形式,我们已经见到了中子星中飘散出的各类重金属元素,不过至今还未发现奇异物质,也许当其解除质子与中子的禁闭形成夸克的海洋后其存在形式再也不是我们平时所司空见惯的物质来看待了吧。

从以上对奇异物质的探究我们不难发现以下规律:

1、奇异的物理特性:包括宇宙大爆炸,似乎在越发极端的条件下(高温、高压)组成物质的基本粒子会被越发细分(质子与中子不再存在),表现出的物理规律也与我们平日所见不同,展现出更加稳定、包容、纯粹,甚至变为最基本的能量。而奇异物质的诞生条件与宇宙大爆炸之初所的环境几乎一模一样,研究奇异物质对认识宇宙本源有巨大帮助。

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2、形成宇宙的重要物质:恒星通过核聚变将原子结合起来,死亡后的爆炸将其内部Fe以上的较轻元素(因为Fe以下的重元素不会产生核聚变)释放至宇宙中。而在其后新形成的中子星内部在大量富含中子的物质通过崩解和重组(需要在高温、高压下)产生新物质,而这几乎是宇宙中所有重元素(如金、铀、铂等)的来源。而此时其中的重元素需要经过中子星的再次坍缩(爆炸形成黑洞)或中子星间的撞击来释放至宇宙中。即恒星的两次坍缩释放出了形成我们世界所有物质的元素。而这些元素又会慢慢聚集在一起变成星云,在引力的作用下形成恒星与行星,也就是我们太阳系如今的模样,开始新一轮的轮回。所以我们都是恒星与中子星的产物。而中子星除了释放重元素以外,所释放的奇异物质一定也在形成我们今天世界或星系结构起着决定性的作用,也是物质的一种,只是我们可能对该物质认识不足。

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那么黑洞坍缩会释放出什么奇异的物质呢?也许仅仅是能量吧,又或者就如宇宙大爆炸之前的奇点一般开创一个新的世界也未可知(有人说在黑洞的视界面处存储了其接收到的所有信息,就如我们的世界或宇宙也是其投影的显示,我们也就是黑洞中的洞主而已)。

3、可能是暗物质以上我们已经知道恒星与中子星的坍缩爆炸为我们带来了形成我们宇宙的几乎所有物质,而如果奇异物质真的存在其一定也在形成宇宙的舞台中扮演着重要角色。

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由于其形成条件的特殊性(高温、高压)奇异物质被认为在宇宙大爆炸之初曾大量存在,甚至如今也是(数量非常多),而随着时间流逝其吸收越多,质量越大,甚至其被认为是占宇宙总质量六分之五的暗物质,而众所周知暗物质对维持星系结构起着至关重要的作用。可以说没有暗物质的存在,今天我们的太阳系绝不会如此平静,在地球形成生命的这几亿年大概率会被诸如流行之类的宇宙天体事件毁灭好多次。

奇异物质会是暗物质么?

小生以前关于暗物质的文章中提到过暗物质的几个特性

①不发出也不与电磁波发生作用:是不是很像中子星内部不带电的中子之类的物质,可能不是中子而是中微子,也可能是奇异物质。

有质量:与奇异物质相同,而且累计起来质量相当大,越占整个宇宙质量的六分之五。我们知道组成质子与中子的是夸克,在普通情况下其不能单独存在。而在中子星内部强大的压力下质子与中子可能被解除禁闭形成一个单单由夸克组成的致密海洋,而夸克海的质量无疑是巨大的。

③寿命长:恰恰说明了其稳定性(与奇异物质相同)。

④不发光:奇异物质电子早已被中和,根本不存在电子获得额外能量的情况,当然也不发光。

这些特性与奇异物质如此的相似使我们不得不思考其关联性,当然也可能是中微子。

结语

形成我们世界的所有物质都来自于恒星的两次爆炸,而我们在探索物质本源时用到的粒子对撞机也是在模拟高温高压的环境使粒子互相撞击分解出更小的基本粒子。

①当科学家开始玩磁石与电线,也就是在把玩核外电子时,创造出了如今的光电文明。

②科学开始研究原子核间融合反应,也就是可控核聚变时,人类永久的解决了能源问题,其质能转换效率达到1%,理想情况下可将宇宙飞船加速到光速的百分之10。

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③科学开始研究基本粒子…….,也许到那时候人类已成为如今想象中的“神”了,改变物理规律,创造高维空间,科学与玄幻的界线越来越模糊。

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科学的进步根本上来说是基础物理的进步,而探索中遇到的难题不外乎是探究对象形成条件的苛刻与观测实验手段的局限性。而在高温高压的中子星内部形成的奇异物质正为我们提供了这一探测对象,质子与中子解除其禁闭形成的基本粒子(夸克),是人类理解宇宙诞生之初的关键信息,进而了解其形成与作用规律,而探索物质的本质将会使人类的文明等级大跨越的发展。