中微子传奇——众说纷纭超光速，扑朔迷离中微子：（6C）、对专家的中微子“偷跑”说的更多透视与质疑

让我们接着回答问题：B、（超新星）内核崩溃真的会发生吗？

如果正如我们此前所分析的那样，超新星爆炸模型中的核心崩溃论缺乏关键的理论支持，那么我们当然有理由认为内核崩溃不会发生。其实，我们此前已经指出，为了得到这个核心崩溃论，专家还必须把有关电子的退化态量子理论用于中子的情况，但事实上这是一个更严重的挑战。为什么呢？因为这首先意味着绝大多数甚至所有的中子都是自由而彼此没有相互作用的，亦即恒星核心内的物质结构已经被彻底破坏了，然后才可以把有关的量子假设应用于它们身上；但是如前所述，现代量子理论恰恰建立在物质的结构与秩序之上，没有任何理由或证据可以相信量子理论同样适用自由的粒子。以电子为例，如果原子或原子结构仍在，那么便可针对绕核电子做有关电子层级、轨道角动量、轨道取向以及电子自旋等的量子化，但针对自由电子却无类似的理论或实验证据；不仅如此，虽然实验表明在轨电子所发出的光谱具有离散化亦即量子化的特点，但是自由电子的谱线却无此类特征。这样，如果量子理论是对物质结构与秩序的反映，那么不仅有关电子退化态的量子理论不能成立，而且有关中子退化态的量子理论更是如此，这是因为如上所述，后者意味着比前者对物质结构与秩序的更彻底的破坏。

然而，为了使有关中子退化态的量子理论能够成立，还有一个巨大的障碍需要逾越，这就是这个理论所需的超级巨大的中子密度；由于我们是在数十亿度的温度基础之上谈论中子退化态的，这就必然意味着中子的密度已经到达了每立方米有10¹⁰吨以上（注：根据退化态理论，在粒子速度远小于光速的非相对论情形，确定粒子数密度n的关系式为e_k≡k_BT≤e_F≡p_F²/（2m）=[h²/(2m)][3/(8π)]^2/3(n)^2/3，其中e_k、e_F分别代表粒子的平均动能与费米能量，p_F=h[3/(8π)]^1/3(n)^1/3为费米动量,k_B为波茨曼常数，T为绝对温度，m为单个粒子的质量，h为普朗克常数；待n确定之后，再由ρ=nm计算粒子质量密度ρ，即得正文中的中子密度数值），这比地球上密度最大的金属还要大了接近10⁹倍！我们先不说这样的密度在现实中或通过实验有无可能取得，我们只需把极端的高温与高密这两个条件同时应用于恒星之上，便不难意识到出了严重的问题。为什么呢？因为在理想气体方程中，密度与温度是作为乘积形式而对恒星内部的压强有贡献的（注：P=k_BnT=（k_B/m）ρT，仍如以前，其中P为压强，k_B为波茨曼常数，n为粒子数密度， m为单个粒子的质量，ρ为粒子质量密度，T为绝对温度）；这样，为了支撑一个具有给定质量与内部压强的恒星，只需恒星核心内的密度与温度的乘积达到某个数量级即可，而不需要也不可能密度与温度同时趋向于极端数值。

有人可能会说，也许恒星内部根本不是什么理想气体，因而你以上的推理前提应该有问题；乍看，似乎存在这样的可能，但仔细分析，这样的反对其实并没有道理。首先，形成理想气体通常有两个核心条件，一个是温度，另一个是密度；温度越高，粒子的动能相比于粒子之间的作用能耗其数值越大，于是气体越接近于理想气体，而密度越大，粒子之间除弹性碰撞之外的相互作用越难以忽略，所以气体越远离理想气体。但另一方面，单就支撑具有一定自身重量与内部压强的恒星而言，内部温度越高反而使所需的密度越小，而不是相反，所以在所说前提下恒星内部应该越接近理想气体才对。其次，即便以上所说的不成立，即温度因素不会使所需的密度减小，比如假定恒星核心内部的密度真的可以一直增大，以至于可以数十倍、数百倍乃至于10¹⁰倍于液态水的密度，那么这将导致何等结果呢？很幸运地，我们有液态与固态氩的压强随其密度而变化的函数关系实验数据可以参考，这些数据清楚地表明，液态或固态氩的密度每翻一倍，其所需压强往往不是增加了一倍，而是数十倍、数百倍乃至成千上万倍甚至更多，如图（一）、（二）所示：

图（一），液态氩压强（pressure）与密度（density）的关系：

图（二），固态氩压强（pressure）与密度（density）的关系：

有人会说，我们现在讨论的是气体，但你弄来的却是液体与固体数据呀；没错，但是气体因为其压强与密度的不断增大而导致的其相对于理想气体性质的偏离恰恰正是同一性质啊，因为如此压强正是由过于密致的气体分子之间的相互作用而产生的。有意思的是，同时也是更有启发性的一点，在以上图示中当氩的密度翻了一番或两番之后，所需的压强之大便迅速超过了实验室的技术或能力极限，所以，如果这些实验数据中有规律可循的话，那么可以预期偏离理想气体的恒星核心其过大的密度ρ对压强的贡献不只是如理想气体中的Kρ，而是类似ρ^K甚至10^Kρ的数量级，其中K为某个常数。不难看出或理解，所说的情况不是削弱而是加强了我们此前的论点，即如果恒星核心内部所需的压强支撑一定，则只需其温度与密度二者的综合效应比如其理想气体中的ρT或者如非理想气体的ρ^KT或10^KρT或类似结果来满足这一要求（注：在所考虑的温度范围内，没有理论或实验证据表明温度T对压强P的贡献严重偏离于理想气体中的那种关系），而根本不需要同时也不可能两个因素同时趋向于所谓退化态理论中所说那样的极端数值。

需要指出的是，以上所给的只是一个定性的分析，这样做旨在指出核心崩溃论所需极端密度数值的错误与荒谬，然而更具说服力的做法显然是针对超新星的各种具体参数做一个数值模型或定量分析，但有鉴于此事的复杂性与难度，我们把它留作将来的一个专题。

未完待续。