@ 2014.10.12 , 16:18

WHAT IF: 在太阳表面待一纳秒

提问:八岁那年某个凛冽的冬日里,我在科罗拉多滑雪,当时我真希望自己能马上飞到太阳上,就去一纳秒,贴个小脸就马上就飞回来。我觉得这足够让我的身子暖和一下的了,但也不至于伤着我。事实上是这样吗?

和你说实话吧,这都不够让你暖身子的。

太阳表面的温度高达5800k(或者℃,反正很热就是了,数字大到一定程度抠细节就没意思了)。你在上面小站一会儿就成骨灰了。不过得看是多久,一纳秒真的不长——这点时间,就算是光,也只能跑一英尺而已(一光微纳秒的长度是11.8英寸,也就是0.29981米。非常接近1英尺。我个人认为用「光在纳秒里走过的距离」来重新定义「一英尺」更科学。这样全世界被英制虐得死去活来的工科狗们,就能和英国人愉快的交流了。但是,这就又会引发一堆互掐:「我们也这样重新定义一下其他英制单位好不好」,「一英里等于5280英尺这种怪东西真是够受了!」,「等等,我们干嘛要干这些事儿?」之类。虽然我知道有些人可以忍受英制,我可算受够了)。

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我假设你现在一张臭脸对着太阳。常识上讲,你最好别瞪着太阳看,但是……你的小脸正贴着它,要不去看它很困难是不是。

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在一纳秒的时间里,你的双眼会接收到一微焦的能量。
一个微焦的光线能量不高。大概和你对着显示器眨一下眼睛的时候,眼球收到的能量差不多(应该有个词可以形容这件事情,暂时想不出来……)

你在太阳表面的这一纳秒的一开始,来自太阳的光子将走进你的双眼,击中你的视锥细胞。当这一纳秒结束的时候,虽然你已经回到地球了,但你的视锥细胞还没明白怎么回事。在随后的几百万纳秒(几微秒)里,视锥细胞才开始处理这些光信息,然后才能告诉你的大脑刚才发生了啥。

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你在太阳表面只待了一纳秒,但是你的脑子得用 30,000,000纳秒才能反应的过来。你看到的只能是快速一击亮闪,但这闪一下的时间都要比你待在太阳上的时间长,也就是你的视锥细胞慢慢安静下来的时间。

而你暴露的皮肤所接收到的能量,大概只有 10-5 焦耳 / 平方厘米。什么概念呢,按照电气与电子工程协会 IEEE P1584标准,把你的手放在丁烷焊枪的蓝色火苗上1秒钟,每平方厘米皮肤接收到的能量是5焦耳,能造成二级烧伤。而你和太阳贴一纳秒那点能量,要比这个标准低了5个数量级。除了眼睛被闪了一下,你啥事都没有。

但是,如果你的坐标系选错了呢?

我的意思是,就太阳本身来说,其表面可谓清凉之地。虽然比麻辣烫还烫来源请求。但与其内核比起来,简直寒风刺骨。太阳表面几千度,内核里可得几百万度(但是日冕(日华),一层包裹着太阳的气体,温度却也要高达一百万度,而且没有找到确切的原因)。如果你不小心跑到里面去了呢?

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根据波耳兹曼定律,我们来计算一下你的皮肤暴露在太阳内部一纳秒的代价。貌似不妙啊,在那里,一飞秒(千万亿分之一秒)你就能达到 IEEE P1584 中规定的二级烧伤标准。一纳秒相当于 1,000,000 飞秒,你在那儿呆这么久可不会有什么好下场的。

不过我有个好消息告诉你:太阳内部的光子鞋带携带的能量的波长很短——我们可以称之为「硬X 射线和软X 射线的混合体」。所以它们侵彻你身体的深度不一,灼烧你的器官组织,让你的DNA 离子化,会在你被烤成骨灰之前就给你造成不可逆的永久性伤害。我回头一看,这段开头我就说了「要给你一个好消息」。但是我不知道怎么写着写着就跑调了。

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在希腊神话中,伊卡洛斯的故事人尽皆知。他由于飞得太高被太阳烤化了翅膀并摔死。但是「烤化」是一种在特定条件下发生的物理变化,是温度和内部能量,和整体的能量交换的时间所共同决定的。他的翅膀被烤化不是因为太接近太阳了,而是因为被太阳晒的太久了。

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只要勇敢前去,麻利滚走,你想去哪儿都行。

本文译自 xkcd,由译者 Junius 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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