1立方厘米的中子星物质重达10亿吨，把它放在地球上会发生什么？

宇宙中存在着很多巨大质量的恒星，当它们内部的核燃料消耗完之后，就会在自身重力的作用下发生坍塌，并常常会发生威力无比巨大的超新星爆发，在一切结束之后，如果其残留核心的质量大于1.44个太阳质量（钱德拉塞卡极限）又小于3.2个太阳质量（奥本海默极限），那么它就成了中子星。

在所有已知的天体中，中子星的密度是仅次于黑洞的，假如把地球压缩成中子星的平均密度，地球的半径就会从现有的6371公里缩短为大约11米。那么一个有趣的问题就来了：如果把1立方厘米的中子星物质轻轻地放在地球上，会发生什么呢？

中子星的半径一般在10公里到20公里之间，半径越大密度就越大，理论上来讲，中子星的最小密度大约为8000万吨/立方厘米，而最大密度则可以达到20亿吨/立方厘米，为了方便讨论，我们不妨取一个容易计算的中间值，即10亿吨/立方厘米。

也就是说，1立方厘米的中子星物质重达10亿吨，那么把它放在地球上会发生什么呢？这其实就相当于把一个10亿吨的物体压在面积仅为1平方厘米地球表面上（假设它是个正立方体），我们不需要任何计算就可以得出，在地球上根本就没有任何的物质能够抵挡得住这坨中子星物质在地球表面所产生的压强，因此可以说，这坨中子星物质就会在重力的作用下几乎不受阻碍地向地心坠落。

但这坨中子星物质并不会像想象中的那样一直抵达地心，中子星物质能够保持如此大的密度，是因为中子星本身的强大引力所造成的，而当它到了地球以后，这种束缚中子的力量就消失了，再加上中子星物质的温度极高（一颗稳定的中子星表面温度大约为100万K），所以说这坨中子星物质的体积就会迅速增大。

由于这坨中子星物质本身的密度极高，即使是体积增大了，在短时间内也可以产生强大的压强，因此它会一边膨胀一边向地心坠落，在这个过程中，它周围的物质也会因为高温而被快速电离并迅速膨胀，并引发一场小规模的爆炸（相对整个地球而言）。

然而以上并不是重点，中子在脱离束缚后就成了自由中子，而自由中子是很不稳定的，它们的半衰期大约为611秒，也就是说，在大约10分钟之后，有一半的中子星物质就会完成衰变，再过10分钟，剩下的中子又有一半完成衰变，如此反复直到变无可变。中子的衰变属于β衰变，即一个中子释放出一个电子和一个反中微子，同时自身转变为一个稳定的质子（如下图所示）。

一个中子的质量约为1.6745 x 10^-27千克，一个质子的质量约为1.6726 x 10^-27千克，一个电子的质量约为9.10956×10^-31千克，我们可以看到，在发生了β衰变之后，中子的质量减少了0.15%左右（注：反中微子虽然也有质量，但是却非常小，这里可以忽略不计）。这个减少的质量到哪里去了呢？爱因斯坦告诉我们，它们变成了能量，并且他还给出了质能方程式，即 E = MC^2（C为光速常量）。

需要指出的是，这坨中子星物质并不会全部发生衰变，这是因为β衰变之后产生的质子和电子会和自由中子结合成原子（如氢原子、氦原子），因此这里我们可以粗略地认为只有一半的中子会发生衰变。

我们将以上分析出的数据代入质能公式，就可以计算出这坨中子星物质的β衰变所释放出的总能量 E = MC^2 = （10^12/2）x 0.15% x 3 x 10^16 = 6.75 x 10^25焦耳。

这是什么概念呢？这么说吧，我们知道在大约6600万年前，一颗直径大约有10公里的小行星击中了地球，对地球上的生物造成了巨大的伤害，恐龙也因此而从地球上消失，科学家估计在这次撞击事件中大约释放了3.4 x 10^23焦耳的能量。然而经过简单的计算我们就可以得出，这坨中子星物质在地球上释放出的能量将会是这次小行星撞击事件的大约200倍！

综上所述，在把1立方厘米的中子星物质轻轻地放在地球上之后，它就会一边膨胀一边向地心坠落，同时还会释放出非常巨大的能量。可以想象的是，在这样的情况下，虽然地球还不至于被毁，但地球上的生物恐怕全部都得遭殃。