@ 2016.07.23 , 21:30

WHAT IF:太阳虫

多少萤火虫才能产生相当于太阳的亮度呢?
——Luke Doty

其实并不需要太多!我(原文作者,下同)是说,所需的萤火虫数量无疑是个末尾有着超多零的巨大数值,但是对于这么大个话题而言,末尾的零大概没你想象的那么多。

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我们的第一个问题是:萤火虫的光是如何产生的?

萤火虫给人的感觉就好像,它们的身体里充盈着可以在黑夜中发光的粘液;事实上,它们发出的光来自表皮上的一层薄膜。许多昆虫的都有发光部位,其中大部分的亮度都被仔细地研究计算过。1928年一篇关于甲壳虫的论文中,发现“前灯虫”(译者注:叩头虫的一种)身上的发光部位,面积稍大于1mm²,但是发出的光约有0.0006流明。萤火虫的发光器官大小与这些前灯虫相当,并且它们的发光器官单位面积最大亮度也与之相似,因此这个数值适合用来估算萤火虫的亮度。

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#“前灯虫”

萤火虫的屁股并非一直亮着。它们会因为种类和环境情况的区别,不停闪烁。这些闪光传递着信息,其中一些信息,你可以根据这张有趣的图表进行解读。

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为了达到最大亮度,姑且假设我们用的萤火虫种类,跟前灯虫一样灯光常亮。那么0.0006流明的光要如何与太阳相媲?

太阳的亮度为3.8×10^28流明,通过简单的计算,3×10^31只萤火虫可以产生与太阳亮度相当的光。这个数值出人意料的小,成年萤火虫体重约为20毫克,也就是说3×10^31只萤火虫,重量仅为木星的1/3,亦即太阳质量的1/3000。

也就是说,单位质量的萤火虫比太阳更亮。即使动物发光的效率比太阳的熔融发光要低上数百万倍;但是,太阳无法承受那样的亮度,毕竟它还要长挂天际数十亿年。

但是,等等!这么多的萤火虫会遇到一些问题。除了在一个地方聚集这么多萤火虫,它们彼此间无疑会互相挡光之外。处于内部的萤火虫,将被外层的萤火虫挡住,总的亮度会被限制。

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既然,只有外层的萤火虫发的光管用,我们不妨想象将所有萤火虫安置于一个空心球体表面。令它们的发光部位朝外。或者更简单地将之想象成一整只巨大的萤火虫。那么它会有多大呢?

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我们知道,这只萤火虫需要发出普通萤火虫3×10^31倍的光,所以它的发光器官就需要3×10^31倍大。由于表面积与长度的平方成正比,因此我们的萤火虫,体长大约是普通萤火虫的[-]倍,这会让它庞大如太阳系。

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由于质量与长度的立方成比例,所以咱们这只萤火虫的重量大约是普通萤火虫的[-]倍,这大约是整个银河系质量的一半。

这样一只萤火虫会由于其自身的质量迅速坍缩成一个黑洞。事实上,根据宇宙中星系的分布,黑洞的大小有个上限值,而这只萤火虫将会超越这个极限。也就是说,咱们的萤火虫会成为宇宙中最大的黑洞。它会在吞噬宇宙的过程中散发许多的光,直到最后什么都发散不了为止。

黑洞可以维持很长时间,直到最终因为霍金辐射而蒸发。当我们的宇宙迎来该黑洞时代的末期,黑洞将会一个接一个地蒸发,最小的黑洞蒸发得最快。由于咱们的萤火虫黑洞是宇宙中最大的黑洞,因此,它会在热寂之前留存到最后。

为了以防万一,我们应该把这种可能性添加到鉴定表中撒~

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本文译自 what-if,由译者 大脑袋 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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