【菜科解读】

物理学是一门探索自然界的规律和现象的科学。

它涉及到我们生活中的方方面面，从微观的原子和分子，到宏观的星系和宇宙。

物理学不仅能帮助我们认识世界，还能促进科技的发展和人类的进步。

在物理学的众多分支中，有一门特别引人入胜的学科，那就是相对论。

相对论是由爱因斯坦在20世纪初提出的一套理论，它揭示了时间、空间和万有引力的本质和关系。

相对论有两个部分，一个是狭义相对论，一个是广义相对论。

狭义相对论主要讨论没有重力作用的情况下，物体在高速运动时会发生什么变化。

广义相对论则主要讨论重力是如何影响时间和空间的。

狭义相对论：时间和空间是相对的

我们平时所说的时间和空间，通常是基于我们日常经验的直觉。

我们认为时间是均匀流逝的，空间是固定不变的。

然而，当物体运动速度接近光速时，这些直觉就不再成立了。

爱因斯坦发现，不同运动状态下的观察者，会对同一个事件发生的时间和地点有不同的判断。

这就是所谓的时间延缓和长度收缩。

时间延缓指的是，运动会使时间变慢。

长度收缩指的是，运动会使长度变短。

这些现象都是基于一个重要的假设，那就是光速不变原理。

光速不变原理指的是，在任何参考系中，光在真空中的传播速度都是相同的，约为每秒30万公里。

这意味着，无论你是静止的，还是以任何速度运动的，你都会观察到光以同样的速度传播。

这个原理与我们日常经验相悖，因为我们习惯于认为速度是相对的。

广义相对论：重力和时空弯曲

狭义相对论只适用于没有重力作用的情况下。

但是，在现实世界中，重力无处不在。

我们都知道地球对我们有一个向下拉的力，这个力叫做重力。

那么，重力是什么？为什么物体会受到重力的作用？爱因斯坦给出了一个全新的解释，他认为重力不是一种力，而是一种时空的弯曲。

时空是一个由时间和空间组成的四维结构。

我们可以把它想象成一个弹性的薄膜，上面有很多点，每个点代表一个事件。

物质会对时空产生一种叫做引力场的影响，引力场会使得时空变得不平坦。

而时空的弯曲或扭曲又会反过来影响物质的运动轨迹。

这就是爱因斯坦所说的物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何运动。

广义相对论的一个重要推论，就是重力会影响时间的流逝。

因为时空是一个整体，如果空间被弯曲了，那么时间也会被弯曲。

这就意味着，在不同的引力场中，时间的流逝速度是不同的。

在强引力场中，时间会变慢；

在弱引力场中，时间会变快。

广义相对论还预言了一些更加奇特和神秘的现象，比如黑洞、引力波、时空虫洞等。

这些现象都是由时空的极端弯曲或扭曲所造成的。

物理学和相对论的基础，让我们了解了时间、空间和万有引力的奥秘。

它们揭示了自然界的一些深刻和美妙的规律，也展示了人类智慧和创造力的辉煌成果。

通过学习物理学和相对论，我们可以拓宽我们的视野，提高我们的思维能力，增进我们对世界和自己的认识。

木星是气态行星，如果把木星上的气体全部吹走，会结果

木星是一颗巨大的气态行星，其质量约为地球的318倍，体积更是高达地球的1300多倍，在太阳系八大行星中，木星是绝对的“老大”，这使得我们人类对这颗巨大的行星格外关注，关于木星的各种稀奇古怪的问题也层出不穷。

比如说有人就提出了这样一个问题：既然木星是气态行星，那如果把木星上的气体全部吹走，会有什么结果呢？下面我们就来讨论一下。

首先要讲的是，所谓的气态行星并不是指全部是由气体构成的行星，而是指不以岩石或者其他类型的固体为主要成分、没有确定的固态表面的行星，也就是说，气态行星也是可以拥有固态核心的。

那么木星到底有没有固态核心呢？其实这个问题的答案也是科学家们很想知道的。

尽管以人类当前的科技水平，暂时还不能直接进入到木星深处去直接探索，但通过探测器在木星附近收集到的数据，我们还是可以间接猜测出木星的内部结构。

如上图所示，在探测器飞越木星的过程中，其发出的无线电信号会因为木星的引力变化而出现细微的多普勒频移，通过大量对照探测器的实际轨道和理论轨道的差异，就可以构建出木星的重力场模型，进而猜测出木星内部的质量分布。

科学家根据“先驱者10号”、“旅行者1号”、“旅行者2号”、“伽利略号”、“朱诺号”等多个探测器传回的数据猜测出，木星很可能存在一个由重元素构成的固态内核，其质量在地球的12倍至45倍之间注：这里的重元素是指比氢和氦更重的元素。

因此科学界普遍认为，木星应该有一个致密的固态核心，其外包裹着大量的氢和氦注：木星主要由氢和氦构成，其中氦占其质量的大约4分之1，其他的绝大部分都是氢。

由于随着深度的增加，木星上的物质会逐渐变得更热、也更致密，因此木星的结构应该是：最外层是气态的氢和氦，当深度增加到一定程度时，氢和氦就以液态存在，而在更深的位置，极端的压强会将氢原子中的电子“挤”出来，使得它们像金属一样可以导电，这种状态的氢也被称为“金属氢”，在此之下就是木星的固态核心大概如下图所示。

据此我们可以得出，木星上层的气体一旦消失，木星上的那些原来处于高压状态下的液态氢、液态氦以及“金属氢”都会因为失压而转变成气体，在这种情况下，如果把木星上的气体全部吹走，其结果就是木星会失去几乎所有的氢和氦，只剩下一个比原来小得多的固态核心。

值得一提的是，虽然我们人类目前并没有能力把像木星这样的气态行星上的气体全部吹走，但宇宙中那些能量巨大的太阳却可以做到。

从理论上来讲，假如一颗气态行星与其主太阳的距离太近，它的气体就会被主太阳不断地剥离，久而久之，这颗气态行星就会只剩下一个固态核心如果它有的话，科学家给这种奇特的天体起了一个奥秘的名字——“冥府行星”Chthonian planet。

有意思的是，我们有可能已经发现了一颗“冥府行星”。

这颗星球被命名为“TOI-849b”，距离地球大约730光年，由“凌星系外行星巡天卫星”TESS于2020发现，其主太阳被命名为“TOI-849”，是一颗与太阳相似的黄矮星。

观测数据表明，“TOI-849b”的体积与我们太阳系中的海王星差不多，但它的质量却大约是海王星的2.3倍，地球的39.1倍，密度约为5.2克/立方厘米，与像地球这样的岩石行星相当。

另一方面来讲，“TOI-849b”距离它的主太阳非常近，以至于其表面温度可以高达1530摄氏度左右，并且大约每18个小时，它就会完成一次公转。

所以我们可以做一个合理的猜测，“TOI-849b”曾经是一颗与木星相似的气态行星，后来因为某种原因迁徙到了距离其主太阳非常近的轨道，在此之后，它的气体就持续地被主太阳“吹”走，最终演化成了一颗“冥府行星”，而这也很可能就是木星上的气体被全部吹走后的结果。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。

既然木星是气态行星，那么人类发射的航天器能不能直接穿过木星

行星是天体的一类，是指自身不发光，同时围绕太阳做周期性公转运动的天体，通常可以分为行星、矮行星和小行星。

比如在太阳系内，水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星就是属于行星，而冥王星，则和谷神星、阋神星、鸟神星等一起属于矮行星。

穿越木星在太阳系内，位于火星和木星轨道之间还存在着数以十万计的小行星，我们称为小行星带。

当然，我们人类最为关注的还是八大行星，我们根据八大行星的物理性状可以分为两类，一类是和地球一样具有固体表面，岩石行星，称为类地行星，包括水星、金星和火星。

太阳系示意图另外一类就是和木星一样，是有气体来组成的行星，在太阳系内包括木星、土星、天王星和海王星，这些行星和类地行星来比，通常具有体积和质量更大，但是由于是气体组成，所以往往平均密度较小。

那么，既然木星是气态行星，那么我们人类发射的航天器，包括宇宙探测器，或者将来有可能发射的宇宙飞船，能不能直接穿过木星？太阳系八大行星目前来看，人类发射的航天器很难穿越木星，我们这里假设我们从木星的中心穿过。

虽然木星是一颗气态行星，那只是表明木星的主要组成成分是气体，主要是氢和氦，从木星的结构来看，最外面是包围整个木星的大气层，充满着气体，而且在不停的运动之中，形成气体旋涡，比如著名的“大红斑”。

木星南极洲而在木星大气层之下，随着越往木星内部，压力越来越大，气体被不断压缩，形成了液态金属氢，这需要的压力相当于25万个地球大气压，我们要用什么材料才干承受这种压力呢？如果再往木星内部前进，到了木星的中心，我们猜测虽然木星是一颗气态行星，但是其中心是有一个岩石核心，由硅酸盐和铁来组成。

所以在物体状态下，木星内部的高温、高压，以及岩石内核都不支持航天器穿越它。

木星内部结构木星在行星分类上，是一颗气态行星，但是这里的气态，并不是我们地球上所想象的像我们的大气层一样的气体。

我们知道，就算是地球上的大气层，当天宫一号从宇宙坠落，经过大气层时，也会因为剧烈摩擦而燃烧，更何况是更为稠密的木星大气层，所以，以目前的人类技术，别说穿越木星，连木星大气层这一关都过不了。

木星探测器“朱诺号”人类的认知是有限的，我们只能在现有的条件下进行假设，就像农业社会时期的人类，也无法想象现在的互联网时代。

那么，我们说无法穿越木星，也是基于当前的认知，说不定在将来，人类科技进步，就能实现。

朱诺号发射升空