中子星溫度非常高,但它確實(shí)也會(huì)冷卻。冷到合適的溫度,還可能孕育出生命,甚至文明。
新生的中子星溫度在約1千億到1萬(wàn)億度之間。令人發(fā)指的高溫主要來(lái)自它的前身恒星坍縮時(shí)的重力勢(shì)能。作為恒星的殘骸,中子星本身并沒(méi)有補(bǔ)充能量的機(jī)制,反而會(huì)釋放出大量的中微子,帶走它的能量。這種無(wú)源之水很快就會(huì)走向干涸。在短短數(shù)年之間,它的溫度就會(huì)下降到百萬(wàn)度左右。這時(shí),它仍然以X射線的方式向太空釋放能量,讓自己的溫度繼續(xù)下降。
從誕生之初,中子星就帶有很高的自轉(zhuǎn)速度,一般在每秒鐘數(shù)圈的范圍內(nèi)。自轉(zhuǎn)能量同樣來(lái)自它的前身恒星。恒星雖然轉(zhuǎn)速很慢,但是在大量恒星物質(zhì)收縮成中子星以后,角動(dòng)量守恒原理就會(huì)大大增加自轉(zhuǎn)速度。這個(gè)過(guò)程和旋轉(zhuǎn)的滑冰運(yùn)動(dòng)員把雙臂收回后,轉(zhuǎn)速會(huì)提高是一個(gè)道理。
隨著中子星高速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)也是釋放能量的渠道之一,它會(huì)逐漸降低中子星的自轉(zhuǎn)速度。當(dāng)中子星速度降低時(shí),它的形狀也會(huì)相應(yīng)發(fā)生細(xì)微的變化——變得更接近球形。在形狀變化時(shí),堅(jiān)硬的中子星外殼會(huì)破裂變形,造成類似地震的星震。
中子星上面可能孕育智慧生命的設(shè)想是由天文學(xué)家弗蘭克·德雷克于1973年提出的。天文愛(ài)好者們對(duì)這個(gè)名字應(yīng)該不會(huì)陌生。他是搜尋外星人的SETI計(jì)劃的創(chuàng)建者之一,并提出了計(jì)算銀河系內(nèi)文明數(shù)目的德雷克公式。
我們熟悉的生命活動(dòng)本質(zhì)上是化學(xué)反應(yīng),而化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是電磁力支配下的原子間的電子交換。而在中子星上面,并不存在由原子核和電子構(gòu)成的原子,所以我們認(rèn)識(shí)的化學(xué)反應(yīng)也不能發(fā)生了。
德雷克的設(shè)想是這樣的:強(qiáng)相互作用力可以把中子結(jié)合成團(tuán),構(gòu)成原子核。多個(gè)原子核之間可以交換中子,而這種中子交換可以作為化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)(就像地球上化學(xué)反應(yīng)中的電子交換)。在這種新的化學(xué)反應(yīng)機(jī)制的支持下,多個(gè)原子核可以形成復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu),甚至形成足以進(jìn)行生命活動(dòng)的復(fù)雜分子。德雷克說(shuō):“我不知道在中子星的強(qiáng)大引力下,這種由以中子為基礎(chǔ)的化學(xué)鍵能否形成復(fù)雜分子,不過(guò),用來(lái)講故事應(yīng)該足夠了。”
7年以后,科幻作家羅伯特·佛伍德果然用這個(gè)點(diǎn)子講了一個(gè)故事:《龍蛋》(Dragon's Egg)。故事是這樣的。
50萬(wàn)年前,距離地球50光年的一顆位于天龍座的恒星成為了超新星。恒星的殘骸最終形成了一顆中子星,而超新星的輻射讓地球上的某支類人猿變異,它們成了人類的祖先。公元2020年,人類發(fā)現(xiàn)了這顆中子星,把它命名為“龍蛋”。不久,一只人類探險(xiǎn)隊(duì)出發(fā)去探索這顆中子星。
這顆中子星質(zhì)量是太陽(yáng)的一半,直徑20公里。它的表面引力是地球的6700萬(wàn)倍。它的外殼主要由鐵原子核構(gòu)成,包含大量的中子。最外層包裹著厚度為1毫米的白矮星物質(zhì)。它的大氣層是厚度為5厘米的鐵蒸氣。在逐漸冷卻的過(guò)程中,中子星慢慢收縮,外殼隨之不斷破裂,形成了大量高度在5到100毫米的山脈。中子星內(nèi)部的液態(tài)物質(zhì)有時(shí)會(huì)從裂縫涌出,這就是中子星上的火山,可以高達(dá)幾個(gè)厘米。在達(dá)到一定高度后,火山最終都會(huì)崩塌,導(dǎo)致星震。
公元前3000年,中子星冷卻到足夠的溫度,讓基于強(qiáng)相互作用力的化學(xué)反應(yīng)可以發(fā)生,由中子構(gòu)成的原子核和復(fù)雜分子可以穩(wěn)定存在。這種化學(xué)反應(yīng)比基于電子交換的反應(yīng)速度快100萬(wàn)倍,所以中子星上很快就出現(xiàn)了可以自我復(fù)制的復(fù)雜分子。毫無(wú)疑問(wèn),這就是生命的開(kāi)始。
和地球的生命發(fā)展史相似,在公元前1000年,一部分生物選擇了自己制造食物的發(fā)展路線,它們成為了中子星上的植物。稍后,另一部分生物選擇了掠奪和捕食,它們成為了中子星上的動(dòng)物。
再后來(lái),一種叫做奇拉的智慧生物出現(xiàn)了。一個(gè)成年奇拉的質(zhì)量和地球人類差不多,但是體積只有一粒芝麻大小。在強(qiáng)大的引力場(chǎng)中,它們的體型是高0.5毫米,直徑5毫米的扁平形狀(下圖A)。它們的眼睛直徑只有0.1毫米,可以看見(jiàn)紫外線和X射線中的長(zhǎng)波部分。如果需要,它們可以產(chǎn)生硬質(zhì)骨骼,但是多數(shù)時(shí)候它們都保持軟體動(dòng)物的形態(tài),在地面上爬行。它們的體型同樣受到中子星強(qiáng)大磁場(chǎng)的影響。在接近兩極的地方,磁場(chǎng)方向傾向垂直,它們的身高可以長(zhǎng)到2.3毫米,同時(shí)水平方向的長(zhǎng)度會(huì)縮短(下圖B)。
中子星上的一天只有0.2秒,而奇拉的壽命一般在40分鐘左右。
人類探險(xiǎn)隊(duì)在公元2049年11月達(dá)到中子星,然后建立環(huán)繞軌道基地,對(duì)中子星進(jìn)行考察。公元2050年5月22日,奇拉發(fā)明了農(nóng)業(yè),進(jìn)入了文明時(shí)代。火山成為了以農(nóng)業(yè)為生的奇拉的主要災(zāi)害。在與火山斗爭(zhēng)的過(guò)程中,奇拉的科技水平迅速發(fā)展。
發(fā)現(xiàn)軌道上的人類飛船以后,奇拉把飛船當(dāng)做神明,從而點(diǎn)出了宗教信仰和書寫技能,并建立了雄偉壯觀的神廟。人類看見(jiàn)了中子星表面不同尋常的變化后,知道中子星上存在著智慧生命,于是嘗試用激光與奇拉通信。奇拉的天文學(xué)家認(rèn)識(shí)到了軌道上的飛船,和里面居住的身體纖弱,無(wú)比遲緩,但是體型十分巨大的古怪生物。一位奇拉工程師克服了自己的恐高癥,攀上了幾厘米的高山,向人類發(fā)送信息。人類才知道中子星上的智慧生物有著比自己快上百萬(wàn)倍的生命節(jié)奏。
顯然速度相差如此之大的兩種生物是無(wú)法交流的。人類就把自己圖書館中的科學(xué)知識(shí)發(fā)送過(guò)去。幾個(gè)小時(shí)之后,奇拉發(fā)明了控制重力的技術(shù),并發(fā)射了宇宙飛船訪問(wèn)人類基地。這時(shí)候,奇拉發(fā)現(xiàn)自己的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了人類,并且它們認(rèn)為把自己的科技送給人類并不利于人類發(fā)展,于是它們?cè)谝恍┨貏e的地方留下線索,然后駕駛飛船,飛向了無(wú)垠的宇宙。這一天是2050年6月20日,距離奇拉進(jìn)入文明時(shí)代不到1個(gè)月。
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