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"三体"中的水滴是到底用了什么科学原理呢?为什么可以摧毁上千艘飞船?

小说:三体社区作者:www.santiw.com 发布时间:2019-05-04 01:20
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丁仪带队考察水滴,发现水滴在一千万的放大倍数下,仍然是绝对光滑的全反射镜面,金属夹具强力接触的表面没有留下任何划痕。同时水滴的温度是绝对零度,也就是说,水滴的分子完全停止振动。根据这些特点,丁仪猜测,水滴是一件用强相互作用力制成的武器。

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这意味着,水滴具有巨大的强度。按照书里的说法:

它的强度比太阳系中最坚固的物质还要高百倍,这个世界中的所有物质在它面前都像纸片般脆弱,它可以像子弹穿透奶酪那样穿过地球,表面不受丝毫损伤。

具有这种强度的水滴,当然可以不费吹灰之力摧毁两千多艘太空战舰。这场末日战役的悲壮,书里写得淋漓尽致了,水滴的威力也展现得很清晰了。

 

这里就展开一下,以我粗浅的物理学知识,说一下强相互作用力吧。

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自然界中的四种基本力

自然界的各种力,虽然表现形式有千百种,归根结底可以归纳为四种:引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。这是科学家们长期研究得出的结论,我们接受就好。

这四种力中,引力和电磁力的概念我们比较熟悉,而强相互作用力和弱相互作用力我们就比较模糊,因为它们作用在微观范围,是质子和中子之间的力。

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不要求严谨的话,也许可以这么简单理解:我们知道原子核是由质子和中子组成的,把它们联结起来形成原子核,而不是一盘散沙的那个力,就是最早发现的强相互作用力:核力。原子核外也有中子,这种自由中子会发生衰变,变成质子、电子与中微子或反电子中微子,产生这种衰变的力就是弱相互作用力。

不少科学家致力于继续统一四种力,当然最完美的结局就是最后统一成一种,像爱因斯坦就坚信世界应该是统一的、和谐的,用了毕生精力去研究大一统理论。到目前为止,还没有一个人能够将这四种力统一起来。不过,有人曾经将电磁力和弱相互作用力统一起来,就是1979年获得诺贝尔物理奖的弱电理论。

强相互作用力的力量

强相互作用力简称强力,其实是夸克之间的力(夸克组成强子,比如质子、中子)。这是一种短程力,比如强力当中的代表:核力,仅仅在原子核内发生。

然而,强力是四种力中强度最大的。根据网上搜来的数据,自己算了一下,假如强力的强度为1单位,则电磁力的强度是0.01,弱力的强度是0.000001(强力的百万分之一),而引力的强度是0.00000000000000000000000000000000000001(强力的100万亿亿亿亿分之一)。

万有引力,无远弗届,无所不在。然而,和强相互作用力的力度比起来,比渣渣还渣渣。

幸好,平时强力的活动范围束缚在小小的原子核内,和我们熟悉的宏观世界的引力,算是井水不犯河水。自然界中有强力唱主角的宏观物件,就是中子星。中子星是恒星末年的一种形态,这时整颗恒星坍缩成为一个巨大的“原子核”:全部由中子组成,完全靠强力维系。所以,中子星的密度非常大,仅次于黑洞。到底大到什么程度?大概是水的密度的10^14(百万亿)倍。

这个比喻:乒乓球大小的中子星相当于地球上一座山的质量。

我们的太阳系正当壮年,所以在我们这里,强力局限在原子核内,不可能跑到宏观世界形成中子星。

但假如真的有强力跑到宏观世界怎么办?

那就是《三体》中的水滴了。

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水滴的威力和启示

丁仪推测水滴是由强相互作用力制成的,考察人员提出异议说,水滴的质量很正常。

根据书里的描写,头部浑圆、尾部很尖,呈现完美水滴形状的三体探测器,长3.5米。如果它的密度真的像中子星那么大,绝对不可能轻轻松松被“螳螂”号放进飞船机舱里。

但是这正说明,水滴是人造的工具,三体人已经掌握了把强力释放到宏观世界的能力。“水滴”的结构,当然是宏观尺度的,里面的分子、原子,互相之间肯定也保持着正常情况下的距离,不像中子星那里,所有原子变成中子,紧密地挤在一起。所以,水滴的质量是正常的,书里描述,大概不到10吨。

然而,这些互相之间保持着正常距离的微观粒子,却在强力的作用下停止了振动(造成水滴的表面温度接近绝对零度),形成整齐的固结。

这种足以把分子“钉死”固定的力量,按照书里的说法,不亚于把弓箭射上月球,或者说,用一套连杆把太阳和八大行星固定成一套静止的桁架。

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三体人掌握了这种力量。于是,仅仅依靠最原始的“撞击”,附加一点远程控制的功能,比如自行调速、精准追击等等,一枚3.5米长、10吨不到的“水滴”,就在30分钟时间里,让地球的太空舰队全军覆没。

 

只是因为制成水滴的是强相互作用力。这种力量提取自微观世界,提取自对物质基本结构的了解。这就是基础科学。而在地球,这一部分已经被智子锁死,人类无从窥知。虽然人类发展出了很多看似高精尖的科技,但是对物质微观世界了解的缺失,最终使人类一败涂地。

这里的启示就是:了解物质微观结构,就是基础科学的提升。这种提升可以带来整体科技层次上的飞跃。在高层次,即使是最原始的蛮力撞击,都分分钟秒杀低层次的“高科技”。

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