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原作: http://what-if.xkcd.com/4/

翻译:Ent

如果收集一摩尔鼹鼠,全部放在一个地方,会发生什么呢(#英文里摩尔和鼹鼠都是mole这个词)?——Sean Rice

唔,结果可是会有点重口味呢。

首先,来点儿定义。摩尔是一个计量单位,但不是米啊公里啊那种典型的单位。其实一摩尔就是个数字——就像“一打”或者“一亿”那样子的。如果你说你有一摩尔的啥啥,那就意味你有602,214,129,000,000,000,000,000个啥啥(通常写成6.022×10^23)。之所以这么大,是因为它是用来数分子的数目用的——而分子这玩意儿可是有很多。

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“One mole”(一摩尔)差不多是一克氢气中原子的个数。纯属巧合,它差不多也是地球上沙粒总数量的一个不错的近似。

“A mole”(鼹鼠)则是一种会打洞的哺乳动物。鼹鼠有大概几十个物种,其中有一些是相当令人恐惧的。

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那么一摩尔的鼹鼠——602,214,129,000,000,000,000,000只在一起,看起来会是什么样呢?

首先我们来做个十分十分粗略的估算。以下这个例子就是我做估算的时候脑子里所想的内容,这时候我连计算器都没碰呢。当我只想知道粗略的数量级,如此粗略以至于10,1和0.1都可以认为是相等的时候,就是这样子啦!

我能捡起一只鼹鼠并扔出去[citation needed]。任何我能扔出去的东西都是一磅重。一磅就是一公斤。602,214,129,000,000,000,000,000 这个数字看起来比一万亿长一倍,差不多是万亿个万亿。我碰巧记得万亿个万亿公斤差不多是一颗行星的重量。

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【……如果有人问起的话,我从来没有说过这样做数学是可以的。】

这足以让我们明白,我们正在讨论行星尺度的一坨鼹鼠们。不过这估计相当粗糙,毕竟就凭咱这个估算法,可能会和真实数据差上个一千来倍,往大里小里都有可能……

咱还是算个精确点儿的数吧。

一只美洲鼹鼠 (Scalopus aquaticus) 的重量差不多是75克,那么一摩尔鼹鼠们的重量是:

(6.022×10^23)×75g≈4.52×10^22kg

这比我们月亮质量的一半还稍微多一点儿。

哺乳动物主要成分是水。一千克的水占一公升的体积,那么假设这些鼹鼠们的重量是4.52×10^22千克,那它们所占的体积大概是4.52×10^22公升。或许你注意到,我们忽略了鼹鼠之间的空间,你马上就会看到为何要这样做啦。
4.52×10^22公升开立方根是3,562千米,这意味着我们讨论的是半径为2,210公里的一个球,或者边长为2,213英里的正方体(这里有个漂亮的巧合,我之前从没注意过——1立方英里几乎恰好是4/3×π 立方千米,所以半径为X千米的球的体积和边长为X英里的正方体的体积是一样的)。

如果这一坨鼹鼠们放到地球表面的话,它们会堆积到80千米高——几乎到达(先前的)太空的边缘:

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【译注:美国把航天员定义为“抵达海拔80公里高度的人”,照此推论80公里就是太空的下界——不过国际航空联合会于2004年正式规定,海拔100公里的“卡门线”(Kármán line)才是太空的起点。】

这令人窒息的高压肉海足以消灭星球上(包括松鼠在内的)大部分的生命,同时大概也会威胁到某个(不宜提及的)组织的服务器带宽。所以在地球上这么做是绝对不可以的呢。

那就让我们把这些鼹鼠聚集在太空中好啦。万有引力会让它们变成球形。肉很难压缩,所以它们大概只会经历一丁点的重力收缩,最后,我们会得到一个比月亮略大的鼹鼠星。

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鼹鼠星表面的重力大约会是地球的十六分之一,和冥王星重力差不多。鼹鼠星初始时所有地方都一样暖和——大概略高于室温——并且重力收缩会导致星球内部的温度上升几度吧。

但是接下来的事情就变得很奇怪了呢!

现在,鼹鼠星就是硕大一坨肉球。它有很大的潜在能量(里面的卡路里足以供地球现有人口使用300亿年)。通常来说,当有机物腐烂,会以热量的方式释放出其中大部分化学能。但这颗星球绝大部分内部区域,压强都超过100兆帕,这足以杀死一切细菌,给全部鼹鼠残躯消毒——任何能分解鼹鼠组织的微生物都不可能幸存。

靠近表面的地方压力没有那么大,但有另一个阻止腐烂的因素——鼹鼠星的内部氧气含量很低。没有氧气,通常的腐烂过程就不会发生,只剩下那些不需要氧气的细菌能分解鼹鼠的遗体。虽说效率很低,但这种无氧分解还是能产出不少热量的;如果毫无阻碍地继续下去,早晚会把整个行星煮沸。

但是腐烂分解过程不能无限进行下去,它是自我限制的。很少有细菌能在摄氏60度以上存活,所以随着温度上升,细菌逐渐死掉,腐烂过程也逐渐放缓。整个鼹鼠星的全部鼹鼠躯体会逐渐分解成油母质,这可以理解成一锅软塌塌的有机物熬成的烂粥。如果这颗行星能再热一些的话,这些东西最后是会变成石油的。

鼹鼠星的外表面会向太空释放热量,并逐渐冻结。因为鼹鼠们会给整颗行星盖上一件皮毛大衣(不是比喻哦),这层皮毛一旦冻住就为星球内部起到了隔热效果,减缓向太空中散热的过程。然而,热量在星球液态内部的传播主要是通过对流。滚烫的肉液随着对流形成肉浆柱,腐烂过程中生成的甲烷等气体聚成气泡陷于其中,再加上已故鼹鼠肺部残余的空气——这一切都在鼹鼠星的地壳中上下翻滚此起彼伏,如同火山一般从表面剧烈地迸发出来,形成死亡的间歇泉,将无数鼹鼠的尸体远远炸离这颗星球。

最终,经过成百上千年的地质动荡,这颗行星终于平静下来,逐渐冷却直至开始彻底冻结。鼹鼠星最深的内部遭受着巨大的压力,因此随着它冷却,其中的水会结晶为冰的一些奇特形态,比如冰III和冰V,最后成为冰II和冰IX(和冯内古特的冰IX没有关系啦。)

总而言之呢,这是个相当凄惨的场景。还是换个角度考虑这个问题吧。

我手头没有全球鼹鼠总量的可靠数据(也没有一切小型哺乳类的总生物量数据),但是我们不妨胡猜一把,姑且认为世界上每有一个人,就有大概几十只小鼠啦、大鼠啦、田鼠啦之类的小型哺乳动物。

在银河系中,适合生存的行星也许有十亿颗。如果我们要把它们变成殖民地,我们肯定会带着老鼠们过去的。假设每一百颗行星里面有一颗变成了小哺乳动物的家园,而每一颗行星上这些居民的数量都和地球上差不多,那么几百万年之后——从演化的角度来看这真不算太久——所有曾经生活过的小哺乳动物们的总数,全部加在一起就会超过阿伏伽德罗常数哦。

所以,如果你想得到一摩尔的鼹鼠们,赶紧去建宇宙飞船啦。我们的征途是星辰大海!

pok6k8

往期“what—if”

第三期:用星球大战中的尤达大师来发电靠谱吗?

第二期:如果高考全靠蒙……

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42 Responses to “[What if]第4期——1摩尔的鼹鼠”

  1. 幻风说道:

    还有心情玩这个,可真闲啊……
    这么看来一摩尔也不是很多嘛,第一感觉还以为会超过三倍太阳质量变黑洞呢。

    另外!星鼻鼹鼠很萌的你们不要老黑它

  2. robin_ren说道:

    你是指豚鼠特工队里面那只吗
    那是我唯一见过的

  3. 琪露诺说道:

    虽然文章很有趣.....但..........

    = =
    真的是毫无价值的数据啊啊啊.............

    • Ent说道:

      咳咳……方法是关键,数据是次要的……

    • typhoon_wolf说道:

      欧洲人从烧开了的、盖子上蹿下跳的锅子上得到启发,造出了“矿工之友”一类的原始蒸汽机。
      天朝从烧开了的、盖子上蹿下跳的锅子上得到启发:研究这个太无聊了。

  4. 光速板擦说道:

    跟上次cnBeta发的那个0.9倍光速的棒球差不多……

    • 布衣不绕说道:

      我觉得那个0.9倍光速更有即视感,这个,只有肉坨和甲烷大气泡。。。

  5. 幽翳星尘说道:

    那,它们吃什么……?

  6. 九87说道:

    Ent君你忒萌了= =!

  7. gildor说道:

    被[citation needed]深深地萌到了...........

  8. 猫鱼说道:

    “一磅就是一公斤。”

    你坑爹呢?

    • 坑爹说道:

      “如此粗略以至于10,1和0.1都可以认为是相等的时候”

      你也很坑爹

  9. kult说道:

    潜水至今.这一篇必须顶.
    Ent大太欢乐了...

  10. kongdoog说道:

    我活了这么多年,从来没见过这么无聊的事情!

  11. Leading说道:

    多么缜密的逻辑多么精确的数据啊!这真是毫无用处啊!~

  12. 长空无迹说道:

    一磅应该是0.4536公斤吧

  13. cdmouse说道:

    是有多无聊

  14. 风扇说道:

    看不懂!什么破东东!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

  15. chemais说道:

    制作 出来的

    科学松鼠 会图文版 300M(科学的知识全会)离线版 下载

    http://pdawiki.5d6d.net/thread-9403-1-1.html

  16. 伪科普说道:

    松鼠会是有多无聊
    什么破东东!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

  17. 松鼠过客说道:

    对于松鼠会成员来说,说1磅差不多等于1公斤这可太不应该了,说1磅约等于1市斤还近似些:1lb=453.59237g=0.9071847市斤=0.4535924Kg

  18. nadine说道:

    大家加点娱乐精神好不 ,加一点点就行.

  19. buzhizhe说道:

    鼹鼠可是很厉害的动物,《春秋》里就记载过鼹鼠咬牛角,然后换了牛还继续被咬牛角的记录。

  20. djy说道:

    一磅不等于一公斤啊= =

  21. 澄華说道:

    哈哈Give me a mole of moles!
    要是真有這個啥鼠星,能源問題就可以解決了(石油欸)
    Ent大大該去當真正的作家啊,真是忒萌了~

  22. Michael说道:

    Ent果然擅长冷笑话~~~
    胡乱瞎想的东西也会这么冷……
    这世界上倘若有个6.02x10^10的Ent,我们离冰河世纪也就不远了……
    说不定还能看到那只捣蛋贪吃的小松鼠~~

  23. 1A7432说道:

    "我们的征途是星辰大海!"好熟悉的句子···

  24. 小十子说道:

    1立方英里几乎恰好是4/3×π 立方千米,所以半径为X千米的球的体积和边长为X英里的正方体的体积是一样的)
    总结的很帮

  25. 周明玮说道:

    我认为这篇文章写得非常有意义。分子太小,我们很难得到一个直观的一摩尔分子的概念。但是把分子换成鼹鼠,就容易理解多了。当然,如果说是一摩尔鼹鼠分子,那么国际只是一只鼹鼠的一团毛或一块肉了。当然,鼹鼠是由很多物质组成的,很难算出一摩尔鼹鼠肉的质量。

  26. memberzgc说道:

    如果来上一摩尔松鼠呢?

  27. 小王子说道:

    人家星鼻鼹鼻子超灵敏的哦
    PS:这种无聊的东西实在是太有趣啦^_^

  28. 小王子说道:

    这种无聊的东西 实在是太有趣啦!

    PS:伦家星鼻鼹鼻子超灵敏的哦

  29. legstronge说道:

    什么破东东无聊的好有趣啊!!

  30. tiberium说道:

    很有意思喔!

  31. 松鼠小灵通说道:

    真是蛋疼…

  32. noobylxj说道:

    如果地表堆积80千米的计算无误的话,那珠穆朗玛峰早已被淹没了,不会露出头的,请修改因搞错数量级导致的配图错误。可以改成苏联太空狗得利卡 (Dezik)和吉普赛 (Tsygan) ("Gypsy") 乘坐的R1火箭配图 0.0

  33. 杌陧说道:

    今天老师讲到摩尔说它只能用来描述微观范围,然后百度了一下里面说“摩尔跟一般的单位不同,它有两个特点:①它计量的对象是微观基本单元,如分子、离子等,而不能用于计量宏观物质。”,

  34. Deria说道:

    citation needed。。。。
    好冷的笑点。。。

  35. LF说道:

    一磅就是一公斤??

  36. EL说道:

    看到肉液这个词,我的眼泪和胃液差点流出来。。

  37. 西木说道:

    摩尔是计量微粒的单位,一摩尔鼹鼠是什么东西?作者想象力的确丰富,不过对摩尔这个单位是否太不严谨?其实作者只是想说是阿伏伽德罗常数只鼹鼠吧,尽管鼹鼠也是mole,不过还是应该指明才对。