图片：Hernan Pauccara / CC0 倾尽全宇宙之水可否浇灭太阳？ 昙花再现，好景不常又再现，其中真意已惘然。

倾尽全宇宙之水可否浇灭太阳？

——往太阳里加水只能使太阳燃烧得更狠恶，无法使其核聚变遏制。

全宇宙的水，那么大的质量，我莫非不成以把太阳浇当作黑洞吗？黑洞不发光，也可以算作浇灭了！

——你也没有法子把一个正在燃烧的恒星浇当作黑洞，再多的质量也不可！

一、为了浇灭太阳，有几多可用之水？

【关头词：星际物质】

全宇宙有几多水？计较起来其实太麻烦，我们退而求其次，把标题问题稍稍点窜一下，改当作“倾尽全银河系之水可否浇灭太阳？”，看到后面你就会知道，这样点窜是不会影响最终成果的。

构成银河系的物质中，恒星里必定不会有水，那么高的温度，水都分化当作氢和氧，而且电离当作等离子体了。同样的事理，白矮星、中子星和黑洞里也不成能有水。

那么水在哪里呢？在行星上、在星际物质（星云）里。

我们并不克不及确定银河系到底有几多行星，以及这些行星有几多是有水的，含水量有多高档等，但我们粗略地知道，行星的质量在银河系中占的比例不高，此中的水，我们就忽略不计了吧。

所以我们只估算星际物质里的水。

星际物质，分为星际气体（含等离子体）和星际尘埃。

星际尘埃的当作分，本家儿如果冰、石墨、硅酸盐的固体微粒，是以星际尘埃里是有水的。不外星际尘埃在星际物质里占的比例不到 10%，所以我们把这一部门水也忽略失落。

然后是星际气体，星际气体包含如下类型：

除了最上面的分子云以外，下面的 5 种，因为温度太高及密度太低，物质都是以等离子体（电离氢）或单原子形态存在，是以也不存在水。

分子云中，原子连系当作了分子。在原子们彼此连系的时辰，氧原子固然理论上可以和大大都种类的其它原子连系，也可以两两连系当作氧气分子，可是——

因为宇宙中绝大大都原子都是氢原子（占宇宙总质量 75%，或原子数目 90%以上），在星云这样低密度的处所，一个原子碰到另一个原子都很难，所以它们没有机遇挑三拣四——固然氧和碳连系当作的二氧化碳分子比氧与氢连系的水分子更不变，但因为氧原子很少能有机遇碰到碳原子，所以它最大要率仍是起首碰到一个氢原子，连系当作羟基自由基，然后再碰到一个氢原子，连系当作水。

是以我们估量，星云中的氧，大部门会与氢连系当作水分子。若是星云四周有恒星照射，此中一些水分子可能会被紫外线光解，变回游离的氧原子，从头起头寻找伴侣的过程。而二氧化碳一旦形当作，因为其键能很高，紫外线凡是无法将其分化，是以若是一个星云的汗青很长，此中的水分子比例可能会略微降低，而二氧化碳则会逐渐的累积。

从宇宙元素品貌表中可知，氧元素在星云中大约占 1%质量。考虑到水分子比氧原子重那么一点点（这将增添水分子质量占比），同时又有一部门水分子光解，一部门氧原子与碳、铁、硅等元素连系了（这将降低水分子质量占比），综合以上两条考虑，我们估量水分子占分子云质量的比例也是 1%。

分子云在银河系星云中占的体积不到 1%，但因为密度比此外星云高得多，所以分子云的质量占了星际物质的大约 50%。而所有星际物质占银河系质量大约 10%。

已知银河系的质量大约为

，此中

为太阳的质量。为了简化计较，我们取银河系质量为

。

操纵上面的数据，此刻我们可以计较获得：

这比银河系焦点的超大质量黑洞（

）还要大 100 多倍。

所以，若是你有本领把全银河系的水都浇进太阳里，太阳将会坍缩为一个庞大的黑洞，而黑洞是不发光的，你可以传播鼓吹太阳被浇灭了。

既然仅仅一个银河系的水都足以让太阳酿成黑洞，那么不消计较也知道，全宇宙的水若是浇进太阳，必心猿意马会酿成更大的黑洞。

二、若何才能把这么多水浇进太阳？

用大量的水把太阳酿成黑洞，看上去挺美！

然而你的设法太无邪了。因为——

若何把水浇进太阳，才是真正的浩劫题！

1、依靠重力……

【关头词：耗散机制】

你可能会想，这还不简单嘛？太阳引力那么强，我们把水运到太阳四周，它本身就会失落进太阳。

……

那么地球怎么不失落进去？

——因为地球在轨道上环抱太阳公转，公转速度导致的（虚拟）离心力与太阳引力均衡，所以地球不会失落下去。

——嗯，我让地球转慢点，离心力不就无法均衡引力了吗？

地球转慢一点点就能失落进太阳？

在地球此刻的位置给它施加影响，让它稍微转慢一点，地球确实会起头标的目的太阳挨近。可是，一旦轨道下降，就意味着地球绕太阳动弹的半径减小，按照角动量守恒心猿意马律，地球的公转角速度会加速。最终的成果，地球将以一个比此刻更扁些的椭圆轨道绕太阳公转，轨道远日点与现轨道不异，近日点比此刻离太阳更近。

要让地球失落进太阳，必需让地球轨道近日点低于太阳概况，或者说，让地球在太阳概况四周时的线速度低于太阳概况的环抱速度，那么要如何才能实现这一点呢？颠末计较，我们需要将地球此刻的公转角动量拿失落 93.2%以上，或者说，要让公转速度降到此刻的 6.8%以下。这个工程量可以说长短常大了。

这个问题也可以从能量的角度来理解。本地球标的目的太阳接近的时辰，地球在太阳引力场中的势能降低，按照能量守恒心猿意马律，降低的势能必将转化为动能，地球速度会加速，一不小心就跨越了太阳的环抱速度……

前面提到，你用来浇灭太阳的水，是辛辛劳苦从银河系各地的星云中汇集来的，它们中的大大都，原本离太阳稀有万光年之远。

不管你用了什么样的洪荒之力，把这些水从数万光年（几十亿亿公里）开外扔标的目的一个直径只有一百多万公里的星球，这生怕比一枪打死 800 里外的鬼子难度要高……十多个数目级。只要进步的偏向有那么一点点误差，数万光年的距离就会导致这个角动量很是可不雅，轻则会让它们像奥陌陌一样，以双曲线轨道到太阳系逛一圈就一去不复返，误差稍大的则底子进不了太阳的引力圈（半径约 2 光年）。

别的即使你确实对准了，活动路径四周的其它天体的摄动，也可能让你的水球偏离既心猿意马轨道。

就算你真的把这些水丢进了太阳系，并让它们留下而不再离去，它们根基上也会在某条轨道上绕太阳公转，撞上太阳比买彩票中头奖还难……大要也是十多个数目级。

【引申会商】

经常有人问：宇宙中那么多星星，为什么很少相撞的？

大大都回覆只提到，宇宙有多空旷，天体相距有多遥远……

然而仅仅这样回覆是不敷的。

是以有人继续追问：在银河系焦点、球状星团这些处所恒星如斯密集，引力那么大，为什么星球也不会三天两端频仍相撞，星团也没有在引力感化下坍缩？

畴前面的阐发可以领会到，要让两个天体相撞谈何轻易？固然天体间的引力会想方设法把它们拉近，但拉近则必然释放引力势能并转化为动能，当动能过高，也就是速渡过高，跨越天体之间的环抱速度，它们就不会撞到一路。

要让天体归并，或者让一个星团、星系坍缩，必需要有能量耗散机制，将天体的动量和动能移除，它们才有机遇坍缩。

这也可以从热力学的角度去理解：若是把一个星团想象为气体，把星球想象为气体中的分子，那么星球的活动就近似于气体分子的热活动，而星球之间的引力，可以近似地类比为气体所受压力（这点差别稍大，因为引力是随距离衰减的）。在压力必然的环境下，若是不克不及让气体降温，气体就难以缩短。

对于天体，移除其动量和动能的机制，本家儿要有：

1、经由过程引力弹弓机制，将一个天体的动量（动能）转移到另一个天体上。例如一对双星颠末黑洞（或大质量恒星）四周，此中一颗恒星获得额外动量，被高速弹出，另一颗则掉去动量坠入黑洞。对于恒星级此外天体而言，这是最本家儿要的碰撞机制。

2、当两个星球过度接近，此中一个进入了另一个的大气层，大气的摩擦会降低它们之间的速度。例如坠入地球的流星体，它们在进入大气层之前的速度，绝大部门在 12Km/s 到 72Km/s 之间——这大大跨越地球的第一甚至第二宇宙速度，按理它们应该与地球擦身而过而不会坠毁，但因为空气的摩擦，它们被减速、最终坠毁。

3、当两个天体很是接近，潮汐摩擦感化也可能降低天体之间的相对速度。对于星球来说潮汐感化相对较小，凡是需要两颗星球彼此近距离绕转——这样潮汐可以持久频频地感化。但对于大型的恒星系统，例如星系的归并，潮汐感化则是最主要的身分。

4、两个大质量天体异常接近、高速绕转时辐射的引力波，也可以耗损两边的动能。但因为引力波（相对于天体质量而言）很是弱，所以这种体例对通俗天体效率极低，凡是只发生在致密天体（黑洞或中子星）的归并中。

2、瞄准太阳，喷！……

【关头词：爱丁顿光度极限】

看了上一节，题本家儿也许会嗤之以鼻：

——表给我扯那么远，既然我有本领搞到那么多水，我也有本领站在（悬浮在）离太阳很近的处所，用一个大号水龙头，把水直接喷进太阳里面去。

——别问我水龙头的水从哪里来的，水龙头连在水管上，水管另一端接在哪里我也不知道。归正我这水龙头一开，全银河系的水都从里面出来了。

（答本家儿我只好猜测，也许题本家儿把银河龙王请来了？）

……

好吧，我们就让题本家儿率性一把。

可是，你确定你能喷进去？

先尝尝吧？

……

仿佛还行，以太阳今朝的质量，喷点水进去似乎没什么难度。

太阳获得这额外的水，质量会变大。

质量增添了的太阳，不单不会熄灭，反而会燃烧得更兴旺——因为水是由氢和氧构成的，氢可以直接作为太阳核燃料，而当太阳变大后，在未来氢用完时还可以燃烧（聚变）氧来获得能量。题本家儿这哪里是在灭火？分明是推波助澜嘛！

燃烧得更兴旺的太阳，太阳光的辐射压和太阳风也会更强。

跟着喷入的水越来越多，太阳质量越来越大，当喷入了 100 多个太阳质量的水之后，题本家儿贱贱地（划失落）垂垂地发现有点不合错误劲了。

下面一段文字摘自维基百科：

爱丁顿光度（英语：Eddington luminosity）或者爱丁顿极限（英语：Eddington limit），是吸积天体所能达到的最大光度。天体在吸积四周介质的同时发出辐射，当吸积物质累积到必然水平，辐射压(光压)会阻止物质进一步下落。此时天体感化在一个粒子上标的目的内的引力与其受到标的目的外的辐射压力达到均衡。均衡的状况被称为流体静力均衡。当一个恒星跨越爱丁顿光度，它将从它的外层倡议很是强烈的辐射驱动的星风。因为大大都恒星都远低于爱丁顿光度，它们的星风多是由较不强烈的接收线驱动。

题本家儿发现，当太阳质量达到 120~150

以上之后，水龙头也不管用了，强烈的辐射和太阳风硬生生地把题本家儿喷曩昔的水给吹了出来！

题本家儿灵机一动，辐射压力大还真不是问题！我可以用高压水泵，把水加快到……接近光速，强行射入恒星！

（这样做真的好吗？如斯高压、高速的庞大能量，水不会被加热到分化吗？）

以（伪）科学的名义，我们临时假心猿意马题本家儿的水能扛住各类高压高速发生的热量，或者题本家儿的水泵有神奇的力量，它能让水只获得动能而不附带上热能……

此刻题本家儿发现，水还真喷进太阳去了！

然并卵，更狠恶的太阳风，敏捷从太阳里吹出更多物质，太阳的质量一点也没有增添！

当恒星质量达到某个值后，其光度将达到爱丁顿光度极限，这时它的辐射压将跨越恒星外层物质所受重力，即恒星将被本身的恒星风吹解体，恒星质量无法继续增添。

是以，试图经由过程标的目的恒星里添加物质来将其酿成黑洞是不成能的。下面这句很多天文快乐喜爱者经常谈论的话，其实是不合错误的，即：

“当天体的质量跨越 XX 之后，它将坍缩为黑洞。”

因为，经由过程增添质量的手段，没有任何机遇将一颗正在燃烧的、核聚变原料尚未耗尽的恒星酿成黑洞！

即使两颗超大质量恒星高速相撞，使其归并当作短暂跨越爱丁顿光度极限的恒星，但它也只是聚变得加倍狠恶，并经由过程辐射敏捷流掉质量，而不会酿成黑洞。

想要大质量恒星坍缩当作黑洞，独一的法子就是耐烦期待它的聚变燃料耗尽。

三、让水先酿成黑洞，再用它来摧毁太阳？

【关头词：第三星族、质子 - 质子链反映、碳氮氧轮回】

在履历掉败的短暂消沉之后，题本家儿越挫越勇，想到了一个绝妙的（作弊）法子：

——直接加水看来是不克不及浇灭太阳的，那么我可以先把这些水归并当作一个黑洞，然后再用这个黑洞兼并太阳，这样固然比力间接，但仍是可以传播鼓吹用水把太阳浇灭了。

说干就干，题本家儿起头在太阳系四周堆砌黑洞。

燃鹅，题本家儿很快发现此路欠亨！

当这个水球的质量达到恒星质量的时辰，它本身也酿成了一颗恒星！然后又陷入了上一节那样的死轮回——他无法让一颗正在燃烧的恒星酿成黑洞！

……

这时，一个神，啊不，一个大神（伪），呈现在知乎上，给题本家儿若干神谕。

题本家儿心领神会，买来一万亿亿亿亿亿亿台饮水净化器（大雾），买来离子互换设备，他要把这些水都净化当作完全不含碳元素、氮元素的超纯水。

题本家儿这是要干啥呢？

我们来领会一下布景常识。

A、我们的太阳，凡是被称为第二代恒星，但现实上，它可能至少是第三代恒星。

太阳里除了大约 3/4 的氢、1/4 的氦以外，还有大约 2%的重元素，天文学家称这些重元素为“金属”，恒星的重元素含量称为“金属量”。

像太阳这类含有不少“金属”的恒星，被称为第一星族恒星，它们大部门集中在银河系的旋臂里。

银河系中，还有一些恒星，例如大部门球状星团、银河系核球以及银晕里的恒星，其金属量比第一星族恒星少得多，被称为第二星族恒星。椭圆星系的恒星也大部门是第二星族的。

我们知道，宇宙大爆炸时，只发生了氢和氦，以及微量的锂，比锂更重的元素都是在上一代恒星里面经由过程核聚变合当作的。

是以，金属量比力低的第二星族恒星，其实是比第一星族恒星辈分更高的上一代恒星。（良多人感觉天文学家把辈分低的叫第一星族，辈分高的反而叫第二星族太不合理了，但这是个汗青遗留问题，我们就不睁开会商了。）

然而，我们说第二星族恒星是第一代恒星，可能不太精确，因为按照前面关于宇宙大爆炸的理论，最早的恒星应该除了氢、氦、锂之外，完全没有其它任何元素。是以有人提出，第二星族恒星其实不是第一代，真正第一代恒星是被称为“第三星族”的恒星，它只有氢氦锂，完全不含更重的元素。

然而天文学家直到今天，也没有在宇宙中发现任何一颗第三星族的恒星。

于是有人就提出一个理论，认为宇宙早期的特征，导致那时形当作的恒星都很是庞大——恒星越大演化越快——于是这些第三星族恒星都已经寿终正寝了，它们制造的金属，当作为儿女恒星中金属的来历。

然而，完全没有金属、质量庞大这两个属性，除了缔造出良多短寿的庞大恒星外，还可能鼓捣出一种大怪物：

某些宇宙早期星云缩短后形当作的大质量星球，在没有履历恒星阶段的环境下，直接坍缩当作了黑洞！

这是怎么回事呢？不是方才才说过，在核燃料没有耗尽的环境下，恒星不成能当作为黑洞的吗？

B、对于第一、第二星族的恒星，确实不会在核燃料耗尽前酿成黑洞，但第三星族不受此限制。

质量较小的恒星，好比太阳，此中的氢是经由过程一种被称为“质子 - 质子链反映”（PP）的体例聚变为氦的。

第一步，氢 1（氕）聚变为氘：

第二步，聚变出氦 3：

第三步分支 1：

第三步分支 2：

第三步分支 3：

第三步分支 4：

PP 反映固然门槛较低（最低启动温度 400 万度），但有一个严重的瓶颈，即第一步，它依靠于吸热的β正电子衰变，将一个质子改变为一个中子，事实上，两个质子要改变为一个氘核，平均需要期待 10^9 年。在恒星里之所以有快速的核聚变，完满是因为其质子基数庞大。

因为瓶颈的制约，PP 反映速度难以大幅度晋升，当恒星质量出格大的时辰，PP 反映发生的热量就可能无法匹敌引力坍缩。

C、对于第一、第二星族的恒星，当质量较大，导致焦点温度跨越 1600 万度时，会启动另一种核聚变模式——碳氮氧轮回（CNO cycle）。

碳氮氧轮回还有一些较少见的分支反映，这里就先不列出了。

在反映中，碳、氮、氧并不会被耗损削减而是轮回操纵，它们的感化近似于化学反映中的催化剂。

碳氮氧轮回固然启动门槛较高，但因为没有瓶颈，是以可以进行得很是敏捷，而且该反映对温度极其敏感，温度上升会大大加速反映速度。

恰是因为碳氮氧轮回的存在，使得恒星在质量增添时会因反映过于猛烈呈现爱丁顿光度极限而不是酿成黑洞。

然而，对于第三星族星来说，因为没有任何一点碳、氮、氧元素的存在，是以无论质量多大、焦点温度多高，都无法启动碳氮氧轮回。

没有了碳氮氧轮回所导致的质量上限，第三星族星在形当作时，可以大得令人发指！

因为贫乏碳氮氧轮回加持，个体质量大得反常的第三星族星，若是 PP 反映产热无法抵当重力，甚至连三氦过程（氦聚酿成碳的反映）也扛不住重力，就只能直接坍缩为黑洞了。

【此处需要申明一下：关于第三星族星是否真的有可能直接坍缩当作黑洞，天文学界另有争议。有人认为，三氦过程可以支撑恒星一段时候，随后三氦过程合当作的碳就可以启动碳氮氧轮回】

看到这里，想必大师都大白了，题本家儿这是要经由过程去除水中的碳、氮元素，制造一个类第三星族星（题本家儿的这颗星固然有氧，但没有碳氮，仍不克不及启动碳氮氧轮回），然后让它直接坍缩当作黑洞啊！

于是题本家儿相信，顿时就可以靠这个用水制造的黑洞，摧毁太阳了。

……

然而，尽管题本家儿做了那么多筹办，最终仍是掉败了……

本来题本家儿和那位献计的知乎大神忽略了一个事实：

D、前面提到，因为缺乏碳和氮，固然有氧，恒星也无法启动碳氮氧轮回，这是有问题的，因为在碳氮氧轮回中还有个分支（氧氟轮回），在现实恒星中凡是占比不高（因为门槛比本家儿分支更高），但若是一个恒星太大，这个分支将不成轻忽。

一个由水组成的星球，不克不及直接经由过程碳元素来启动碳氮氧轮回，可是当质量进一步增大的时辰，可以先经由氧启动氧氟轮回，然后再颠末一些分支反映合当作出碳和氮，最后实现完整的碳氮氧轮回。

其路径如下：

以上为从氧 16 启动的完整的氧氟轮回。

以上为从氧 16 出发，合当作出碳、氮的反映。

是以一颗恒星即使没有碳和氮，只要有氧的存在，依然可以发生碳氮氧轮回和氧氟轮回，用水制造黑洞的路线是欠亨的。

……

买清水设备的数以万亿亿亿亿亿亿计的巨条目打了水漂！想到这，题本家儿心里一口吻提不上来，就……

◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆◆四、题本家儿的一个梦

【关头词：史瓦西半径、黑洞宇宙模子】

题本家儿就做了一个梦。

在梦中，他算了一道题。

，这么多的水，若是酿成黑洞，其史瓦西半径为：

这比土星公转轨道（约 14.33 亿公里）略大一点。

这让题本家儿联想到了关于宇宙的一个理论：“黑洞宇宙学说”。

黑洞宇宙模子认为，我们的宇宙，从外面看其实是一个黑洞（一个在内部没有履历坍缩，没有奇点的黑洞！！！）。

它的理论依据是，按照我们不雅测到的宇宙可能的质量（依据宇宙密度估算），计较其史瓦西半径，大约与可不雅测宇宙的尺寸相等。【有乐趣的读者可以去维基百科搜刮“Black hole cosmology”词条。】

题本家儿心想：

我只需要把这些水送进太阳四周半径不跨越土星轨道半径的球体空间内，不需要真的送进太阳，那么它们合起来的质量就会把这个空间酿成黑洞！而这个黑洞会完整地包含了太阳，是以我们从土星轨道以外的空间看来，太阳算是被浇灭了！

随后他着手把水球一个又一个地送进土星轨道以内。

当水球比力多的时辰，会有一些被复杂的引力感化弹射出来。不外这没有难倒题本家儿，他请来十万天兵天将，守候在土星轨道外，每弹射出来一个就又强摁归去。

最后真的就造出了一个没有履历内部坍缩、没有奇点的黑洞！！！！！

这样真的可以吗？

……

“喂！醒醒，起来搬砖了！”

题本家儿揉了揉眼睛，醒了，嘴里还嘀咕着：

这样真的可以吗？

真的可以吗？

可以吗？

吗？

……

这样真的可以吗？？？？？

题本家儿不知道。

其实答本家儿也不知道。

因为天体物理学家说：我们对视界之内的物理学全无所闻。

……

列位读者，你们知道谜底吗？

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【注重：黑洞宇宙学说并非本家儿流学说，请读者谨慎评估其科学性。】