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固体、液体、气体只占宇宙的1%,其余的是什么呢?

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从小学开始,课本上就讲到物质共有三种状态,分别是气态,液态和固态,然而这其实只是我们在日常生活中看周围的事物是这样,实际上物质的状态种类很多,细分下来已有好几十种。

物质状态是指一种物质呈现出的表象特征。常见的物质都是由分子和原子构成的,完整的分子和原子很容易组合成气态、液态、固态三种状态。

不论在我们的生活经验,还是教科书中,物质都存在着三个形态:气态、液态、固态。不论是哪个元素、哪个分子所构成的物质,似乎都以这三种形态中的某一种存在着,从而组成了我们丰富多彩的世界。然而也许你不知道,这三种形态的物质,其实根本不是我们宇宙的主要构成物,它们仅仅占据了宇宙中不到1%的成分。从这个角度来说,我们人类仅仅生活在宇宙中小于1%的那个层次里。

那么它们是什么呢?让我们一起看看吧!

第一种:等离子态

其实,等离子态才是宇宙最大的“主宰者”,因为宇宙物质总量的99%都是这种形态。不属于气、液、固当中任何一种的它,也许看起来非常难以理解。其实,我们日常生活中也能接触到它:日光灯、煤气灶的火焰、南极的极光、云层里的闪电……全都是等离子态,也许从这个角度你就能稍微理解它的“感觉”了。

在这种状态中,原子身边的电子不再围绕单独的原子核运动,处于一种流动的状态,在各个原子之间穿梭,由此构成了等离子体区别于其他形态的特征。你所看见的火焰、闪电、极光,它们那种如梦如幻的感觉,其实根本原因也就来源于这里。

也许这些事物自带的“稍纵即逝”的感觉,让你认为这种形态非常的“不靠谱”,不太可能在宇宙中长久地存在着,其实这只是因为地球上等离子态太过稀少的原因,事实上,等离子态也是可以长久存在的,因为我们熟悉的太阳其实就是等离子态的,它已经燃烧了四十多亿年,而且还可以持续燃烧45亿年以上。而在宇宙的其他星系,大部分恒星也都是这种情况。所以等离子态其实是非常“靠谱”的。

第二种:超固态

当构成物质的原子受到很高的压强(大约140万大气压)时,能够把原子周围的电子全部赶走,这些电子以气体的形式挥发掉,而剩下的原子核紧紧地排列在一起,形成密度极其大的存在,也就是超固态了。这种物质是很难被普通人理解的,因为地球生态圈不可能自然产生这种物质,普通人一辈子也无法接触到。

超固态最有趣的性质是“没有摩擦力”,所以如果一个超固态的石头在公路上被丢出去,它就可以沿着公路一直前进(假如公路绝对笔直的话),是不是非常梦幻的事呢?然而它能带来的灾难也是非常梦幻的,因为一个拳头大小的超固态石头,重量就超过1000吨了,随之而来的破坏力可想而知!

在2016年人类创造出了超固态,英国爱丁堡大学的科学家使用钻石对顶技术,创造出了所谓“第五种状态的氢”,其实也就是超固态。也有很多科学家认为,包括地球在内的许多星球,最深处也许就是一个超固态的内核,它带来了强大的磁场和引力,让星球上的物质在数亿年的时间里也不会被宇宙辐射吹光。

第三种:中子态

在超固态的基础上继续施加压力,构成超固态的原子核就会进一步破碎,放出里面的质子和中子,而质子和最初原子中的电子重新构成中子,最后所有的中子在一起直接组成物质,就是中子态。是不是看起来很不可能?其实宇宙中就有这样的物质构成的星球,它就是大名鼎鼎的脉冲星,而造成其中子态的巨大压力,往往是来自巨大恒星死亡时的超新星爆炸。

要知道,中子在整个原子当中只占据了极微小的一个空间,所以中子态其实是非常极端的存在!如果把地球变成中子态,就只有20米的直径了。在整个宇宙里,中子态都可以被视作密度最高的存在(黑洞理论密度可以比中子态更高,但是黑洞奇点涉及高纬度空间转化问题,所以是否具备“密度”概念都很难说。如果黑洞内部全部是三维的话,则中子态密度排名第二)。

而它的影响力可不仅仅是“密度高”这么简单,随之而来的超高速度自转,和强烈的磁场辐射,让中子态构成的脉冲星成为宇宙中的“杀手”星球,所到之处,灰飞烟灭,寸草不生!根据科学家的计算,一颗脉冲星只需要在距离太阳系10亿光年的位置,就可以用它的脉冲辐射杀死全人类了。而假如有人从脉冲星取出一部分物质丢向地球的话(虽然这不可能),只需要一个拳头的大小,就可以把地球撞碎。

除此之外,理论物理学家认为宇宙中还存“夸克态”,以及更小的量子态的物质,一共多达20余种。只不过目前天文观测技术无法发现它们,也许在黑洞的中心,或者可观测宇宙的更外围,就存在着这些物质,它们能够组成一个远超人类认知的新世界。

(本文所用配图描述存在一个错误,细心的你发现了吗?如果发现了欢迎留言指出,没有发现可以关注我,会在下一篇文章揭晓答案。【上一期答案:第一张不是昂贵的液体,只是延时摄影的水流】)

(这里有实实在在的科学干货,关注“隔壁青少年说”,提升思想和眼界,积累未来十年学识储备!)

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