銅鑼燒每分鐘翻倍一次,多久可以填滿整個宇宙?

2023-11-04     果殼網

原標題:銅鑼燒每分鐘翻倍一次,多久可以填滿整個宇宙?

伴隨我們長大的《機器貓》,曾帶給我們無數的童年樂趣.

在《機器貓》第一季,第198話中,大雄把成倍增長液滴在了栗子饅頭上,栗子饅頭不受控制的增長,最後多啦A夢不得不用火箭把所有饅頭髮射進入了宇宙中,形成了饅頭銀河。

事情真的如此簡單嗎?

如果我們對銅鑼燒滴了一滴增長液,讓它一分鐘倍增一次,然後發送進入宇宙中,會發什麼呢?

經過n分鐘,宇宙中的銅鑼燒會達到2^n個,在引力的作用下,這些銅鑼燒會匯聚成一個球形天體,我們不妨叫它銅鑼燒星

我們假設,所有新增的銅鑼燒,都是增加在銅鑼燒星的表面,且新增銅鑼燒都是原貌可食用的

那麼,第n分鐘,

銅鑼燒星究竟有多重,多大呢?

一個銅鑼燒的重量50克,也即0.05kg。糕點的密度通常比水小,低於1g/cm^3,考慮到銅鑼燒星內部還存在縫隙,不妨取密度為0.5g/cm^3,也即500kg/m^3。

我們可以根據以下公式:

銅鑼燒星的總質量:

球體體積公式:

質量公式:

得出銅鑼燒星的半徑關係式:

接下來,我們來看看倍增過程中,

銅鑼燒星的變化

第10分鐘。銅鑼燒超1000個,總質量超50kg,尚未出現明顯引力。

第20分鐘。銅鑼燒超100萬個,總質量超50噸,引力依舊比較微弱。

第30分鐘。銅鑼燒超10億個,總質量超5萬噸,引力逐漸明顯。

第40分鐘。銅鑼燒超1萬億個,總質量超5千萬噸,開始匯聚成球狀。

第50分鐘。銅鑼燒超1千萬億個,總質量超500億噸,銅鑼燒星誕生。

第60分鐘,也即1個小時之後。

銅鑼燒翻倍60次,質量達到 5.76×10^16kg,也即50多萬億噸

可能大家對這個數據沒有什麼概念,我們不妨對比一下:

截止目前,全球總人口78億,按照人均60kg來算,總重量為4.68×10^13kg,這些銅鑼燒的質量,超過全球所有人口重量的10萬倍

它的半徑大約30公里,是一顆相當於北京五環半徑兩倍的小行星。隨著銅鑼燒星不斷翻倍,內部的壓強也會增加。銅鑼燒相對柔軟,內部壓強達到一定地步就會坍縮

那麼,銅鑼燒星內部坍塌的

臨界點在幾分鐘呢?

坍縮之前,銅鑼燒星的密度是均勻的。我們同樣可以通過積分:

內部壓強微分:

中心壓強:

最終得到銅鑼燒翻倍次數與中心壓強的關係:

我們知道,銅鑼燒能夠承受一個標準大氣壓的壓強。當銅鑼燒星內部正好為一個標準大氣壓時,銅鑼燒翻倍次數為:

銅鑼燒的翻倍次數只能是整數。那麼,銅鑼燒坍縮的時間點是63分鐘。

第63分鐘時,銅鑼燒星內部壓強為 1.276×10^5Pa,比一個大氣壓高26^30Pa。

銅鑼燒面積約30cm^2,26^30Pa的壓強,相當於在銅鑼燒上額外壓了7.9kg的重物。這個重量,足可令銅鑼燒變形。銅鑼燒變形後,內部的密度也會增加。

當內部壓強達到100MPa,也就是10^8Pa後,碳化合物之間的分子鍵,會因為高溫高壓而斷裂,向單質轉化

銅鑼燒星內核碳化的臨界點

在幾分鐘呢?

每次坍縮後,我們可以近似認為,銅鑼燒密度是從外到內是均勻變化的。根據相關公式:

內部r處壓強:

中心壓強:

再次得到,密度均勻變化時銅鑼燒翻倍次數與中心壓強的關係:

銅鑼燒內核開始碳化時,n=80.13。取整數81分鐘

它此時的質量為1.21X10^23kg,差不多是月球質量(7.342×10^22kg)的兩倍。

半徑達到3377km,介於月球(1737km)和地球(6371km)之間。

銅鑼燒星表面的坍縮速度已經相當快,超過了40m/s。引力勢能轉化成動能,再成轉化熱能,銅鑼燒星內核壓強升高的同時,溫度也在急遽升高。

84分鐘,銅鑼燒星體積正式超過地球。

銅鑼燒的體量達到行星級別

第93分鐘。

銅鑼燒星核心壓強超過5X10^10Pa,內核的碳開始轉化成鑽石,核心密度很快超過4噸/m^3。

銅鑼燒星質量達到4.95X10^26kg,是地球質量的83倍。

半徑達到45500km,是地球半徑的7倍。

銅鑼燒星表面坍縮速度達到5000m/s,你跑30分鐘都累得半死的5000米,它一秒鐘就完成了。

第96分鐘。

它的核心壓強超過10^11Pa,溫度超過數千度。

碳鍵、氫氧鍵等分子鍵斷裂、氫、氦、碳、氧等元素逐漸離子體化,剛才看到鑽石心動的朋友可能要失望了,鑽石出現的時間只有短短3分鐘。

第102分鐘。

銅鑼燒星達到太陽質量的8分之一,太陽半徑的14分之一。

銅鑼燒星核心壓強達到10^16Pa,密度超過1000噸/m^3,核心溫度也高達1000萬℃以上,等離子體化的氫元素開始發生核聚變

但由於氫元素的濃度並不太高,核聚變的效率甚至比太陽內核的0.2W/噸還低。如此低效率的核聚變,熱量不足以抗拒引力,銅鑼燒星繼續坍縮。

表面的坍縮速度達到300km/s。

銅鑼燒的體量達到了恆星級別

第105分鐘。

銅鑼燒星達到太陽質量(1.9891×10^30kg)。

整個銅鑼燒的坍縮完全失控,即便不再增加銅鑼燒,它也會繼續坍縮。大量重力勢能轉化成熱能,內核將發生更加的劇烈的核聚變。

第112分鐘。

銅鑼燒星的質量達到2.6X10^32Kg,約為太陽質量100倍。

它的內核壓強高達10^22Pa,核心為100萬噸/m^3。內核轉化成電子簡併態。但和電子簡併態的白矮星碳核不同,它的內核還含有大量的氫、氦、氧元素,不停地發生著劇烈核聚變,元素組成更加接近紅巨星的內核。

它表面的重力加速度已高達6670km/s^2,坍縮速度超過4萬km/s。坍縮速度如此之快,乃至於每次翻倍的銅鑼燒,都會在一分鐘內完全坍縮,全部等離子體化。

第114分鐘。

半徑超過太陽(6.955×108m)。

第125分鐘。

質量達到2.127×10^36kg,超過太陽的百萬倍,密度超過1000萬噸/m^3。內核壓強超過10^26Pa,超過電子簡併態的極限。

剎那間,銅鑼燒星內核發生超新星爆發

它的內核坍縮速度,幾乎在瞬間達到光速的20%。在空前的高溫高壓下,兩極噴射出大量的輻射物質。

第127分鐘後。

銅鑼燒質量達到8.5×10^36kg,半徑5.5×10^9m,太陽的8倍左右。

根據史瓦西半徑公式:

可得它此時的視界半徑為6.3×10^9m,大於實際半徑。

整個銅鑼燒星都直接坍縮成了黑洞

銅鑼燒的體量達到了黑洞級別

前兩分鐘前還在高速噴射的超新星戛然而止。

對外界觀察者來說,靠近黑洞視界附近噴射的高速粒子流,卻是近乎靜態的。在隨後的幾分鐘,新增銅鑼燒在高速坍縮的過程中,也會形成吸積盤

銅鑼燒每次翻倍後,黑洞視界半徑都會倍增。對於外界觀察者來說,會看到黑洞翻倍吞噬銅鑼燒吸積盤的現象。

第133分鐘後。

銅鑼燒黑洞徹底吞噬掉銅鑼燒吸積盤。

它此時的質量達到5.44×10^38kg,比銀河系中心的黑洞質量還大100倍。視界半徑達到8×10^11m,,相當於5.3個天文單位,如果它在太陽中心,它的視界能夠吞噬木星

在此之後,每一次倍增的銅鑼燒都完全落在銅鑼燒黑洞的視界之內。

第137分鐘。

銅鑼燒黑洞吞併包括柯伊伯帶在內的整個太陽系。

第147分鐘。

銅鑼燒黑洞質量超過銀河系的2倍,視界達到1.47光年,吞沒太陽系外圍的整個奧爾特雲

第163分鐘。

銅鑼燒黑洞質量超過本超星系團的20倍。視界達到10萬光年,吞沒整個銀河系

第182分鐘。

黑洞質量達到3.06×10^53kg,黑洞視界達到504億光年,超過450億光年的可觀測宇宙半徑。

3個小時零2分鐘,

整個可觀測宇宙都被銅鑼燒黑洞填滿了

有研究者認為,真實宇宙大小是可觀測的251倍,那麼宇宙被爆掉的時間是2個小時零10分鐘。也有觀點認為真實宇宙大小是可觀測的10^23倍,那麼宇宙被爆掉的時間是4小時零19分鐘。

總的來說,如果有誰真的在宇宙的某個角落,造出了1分鐘倍增的銅鑼燒,我們活不過半天。

除此之外,我在計算中,還發現了一個巧合。那就是:當前可觀測宇宙的視界半徑,和我們觀測到的宇宙半徑數量級相當。

那麼,對於我們宇宙外的觀察者來說,我們的宇宙是否本身就是一個黑洞呢?

作者:瞻雲

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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-my/c4da28f937b5d3d56251f6f5d4299a3b.html