4.15
最重的物质

在宇宙深处所发现的奇景中，最稀奇的恐怕就是天狼星附近的一颗小星了。这颗星所含的物质，竟比同体积的水重60000倍！我们拿一杯水银在手中，就会惊叹它有3千克重而感到诧异。但是，这颗星的一杯物质便有12吨重，需要用一节运货的火车才拉得动！这听起来有些荒唐，但这正是天文学的最新发现。

这项发现是一个很长的故事，并且具有相当的启发意义。我们早就知道，天狼星并不是沿直线在众星中运动，而是一条奇怪的曲线（见图74）。为了说明天狼星运行轨道的特点，著名天文学家培赛尔推断说，天狼星一定有一个伴星，它的引力扰乱了天狼星的运动。这是1844年的事——勒威耶发现海王星的前两年。1862年，培赛尔已经去世，他的推断却被证实了，人们从望远镜里发现了他所猜测的那颗伴星。

图74　天狼星在1793年到1883年间在众星中的弯曲的运动路线。

天狼星的伴星——所谓的“天狼B”星，绕主星运转一周的时间是49年，离主星大约相当于地球离太阳的20倍（也就是差不多为海王星离太阳的距离，图75）。这是一颗8～9等暗星，但它的质量极其大，几乎是太阳的0.8倍[9]。太阳如果位于天狼星的距离，那就一定会是颗3等星。所以，如果把这颗星放大，使它的表面跟太阳的表面之比等于它们的质量之比，那么，这颗星就会和一颗4等星一样亮，而不是一个8～9等星。天文学家起初认为，这颗星亮度较低是由于它表面的温度低，因此把它看成一个冷却的太阳，表面覆盖着一层固体壳。

图75　天狼星的伴星绕天狼星的轨道（天狼星并不在可视椭圆形的焦点，因为椭圆形已经由于投影的原因发生了歪曲，我们看见的它的轨道平面是倾斜的）。

但这种假设是错误的。后来知道，天狼星的这颗伴星，虽然亮度很低，但却绝不是一个将要熄灭的恒星，而是一个表面温度比太阳温度还高得多的恒星。这完全改变了人们的看法。这颗星很暗的原因，只是因为它的表面小。已经计算出，它发射的光是太阳的，由此可见它的表面至少也应当是太阳的；它的半径是太阳半径的，亦即。由此得出，天狼星的伴星的体积是太阳的。同时，它的质量差不多是太阳的0.8倍。单单这一点就已经说明这个恒星的密度极大。更为精确的计算显示，这颗星的直径为40000千米，因此它的密度就是水的60000倍（见图76）。

图76　天狼星的伴星的物质密度是水的60000倍。几立方厘米的物质就会和三十个人的重量相等。

“警惕些吧，物理学家们，你们的领域要被侵犯了。”——这是开普勒的话。当然，他说这话是有别的缘故的。事实上，到目前为止，还没有一个物理学家可以设想过类似的事情。普通条件下，这样的密度是完全难以想象的。因为固体状态下的普通原子中间的空间已经够小了，再要进行压缩是不可能的了。不过，还存在着所谓的“残破的”原子，也就是失去了绕核旋转的电子的原子。这样的原子完全是另一种情形。原子失去了电子之后，直径就会小到原来的，但同时重量却不会减少。一个原子核和一个普通原子的比例，大约是一只苍蝇和一所大房子的比例。这些极小的原子核，在星球中心部分极大的压力作用下就会互相靠近，它们之间的距离会小到普通原子之间距离的几千分之一，这样就形成了密度如同天狼星伴星的物质。不过，这里所说的密度还不够大，还有别的密度更高的恒星。有一颗12等星，大小不会超过地球，但它所含物质的密度却是水的400000倍！

但这也并非最大的密度。理论上来讲，还存在着密度更大的物质。原子核的直径不过是原子直径的，所以它的体积就是原子体积的。1立方米的金属所含的原子核体积大约是立方毫米，然而这块金属的全部重量都集中在这一小点体积里。这样，1立方厘米的原子核大约重1000万吨（图77）。

图77　 1立方厘米的原子核，可以和一条大洋上的轮船一样重。当原子核挤得足够紧的时候，1立方厘米的原子核可以重达1000万吨。

综上所述，当我们说到有的星球的平均密度是天狼星B星的500倍时，便不再觉得不可信了。这颗星便是1935年所发现的仙后座里的一颗13等星。就体积而言，它比不上火星，只相当于地球的；就质量而言，却是太阳的2倍多（确切地说是2.8倍）。如果用普通单位来表示，这颗星的平均密度是每立方厘米36000000克。这就意味着，1立方厘米的这种物质，在地球上重36吨！这种物质的密度是黄金的200万倍[10]。

至于1立方厘米的这种物质，在那颗星球上的重量，我们在第五章会谈到。

以前科学家们认为密度比白金大几百万倍的物质是绝不会存在的。

但是，在浩渺的宇宙中，一定还会有很多类似的奇观异景。