未來科技能不能製造出三體中的水滴?

宇宙觀察記錄


理論上,《三體》中的水滴能被製造出來嗎?

對於材料,人類至少有兩個願望,一是製造一種超高抗拉強度的材料,以便製造太空電梯,方便低成本進入太空!而另一個則是製造一種超高強度的抗打擊材料,比如作為飛行器或者作戰坦克的表面裝甲!當然傳說中的水滴就是被這樣的表面材料所覆蓋!這絕對是一種令人心馳神往的一種材料,那麼它能被製造嗎?

一、什麼是強相互作用力?

強作用力材料地球上存在嗎?其實到處都是,但問題是都躲在原子內部,因為原子核內部的質子就是被強作用力束縛在一起的,因此我們只要將其解放出來,讓其質子質子質子無數質子堆積在一起不就可以了嗎?是不是很簡單,看種花家多聰明,但這樣的騷操作是否可行?

要理解是否可以如此騷包操作,那麼我們必須得了解下四種基本作用力!引力和弱作用力我們撇開不談,因為在質子的世界裡,這兩者可以忽略!那麼質子不是強作用力麼,為什麼還要扯進電磁力?

質子受到兩種作用力的束縛

  1. 強相互作用力

  2. 同性正電荷的斥力

強作用力的距離極短,在距離大於2×10^-15M時,強作用力幾乎就會消失,在1~2×10^15M之間時強作用力表現為互相的吸引力,但小於10^-15M時候又將表現為斥力,並且距離縮小,斥力反而會增大!

二、強作用力材料能被製造嗎?

上文說明質子受到強相互作用力和電磁斥力的雙重作用,此時中子的作用就非常明顯了,因為中子不帶電荷,但它參與強作用力疊加,從理論上來說它可以一直疊加下去,但事實上卻不能,因為質子與中子之間的強相互作用力在更多的疊加時即會被電磁斥力所主導,簡單的說就是質子數量的增加在超過一定極限時將會表現出不穩定,比如自然界存在的92號鈾元素!,它的質子數達到了92個,這是自然界能達到的質子數最高的元素,但鈾元素也是不穩定的!(當然不穩定的另一個因素中子的數兩,當中子數超過質子數時就明顯表現不穩定,會自發的發生衰變)!

因此強作用力材料中,質子與中子都是必備的,而且必須消除質子的正電荷屬性,但假如用電子中和了正電荷的話則質子成為了中子,一堆強作用力束縛的中子?難道強作用力材料就是中子材料?也許這將導致一個比較可怕的結果!一堆聚集的中子算豐中子核?將可能發生β負衰變即:一箇中子轉變為質子,同時釋放一個電子和一個反中微子!

中子的質量為:1.6749286 ×10-27千克

質子的質量為:1.672621637×10-27千克

如果各位有興趣的話,計算一下,將會發生0.1379%的質量虧損!這意味著什麼?意味著巨大能量的釋放,儘管只有單位質量的氚氘聚變能量的1/5,但這依然是神一樣的存在!

三、結論

看來強作用力材料還不是人類現在能夠製造的,可能需要嚴格編輯原子核中質子與中子的排列方式,然後客服電磁斥力作用,才能達到傳說中水滴的強度,但以當前人類的科技,操作原子已經是極限了!

操作硅原子可能就是人類技術的百尺竿頭了,而質子,只有原子直徑的萬分之一都不到,也許未來還有相當長的距離要走!另外有一個問題是:如何將這些討厭的核外電子弄走讓原子核靠近卻不釋放能量則是另外一個話題了!


星辰大海路上的種花家


如果水滴被人類製造出來,那麼地球文明必然發生過“黑暗森林理論”中提到的技術大爆炸。

如果真的存在技術大爆炸,那麼它一定來自微觀物理學研究領域,而微觀物理的研究又以數學為依託。


也就是說“水滴”如果真的被製造出來,那麼製造它的文明必定是微觀物理學和數學高度發達的文明。

而我們看小說裡描寫“水滴”的那些關鍵詞,“表面絕對光滑”,“溫度為絕對零度”,“全部由強互作用力鎖死的質子和中子構成”。所有關鍵詞的矛頭都指向了微觀物理學和數學。

作為劉慈欣的一枚忠實粉絲,我瞭解大劉的操行,“水滴”其實就是大劉對未來地球文明的期許,對微觀領域研究的期許。


大劉的作品科學專業性確實很強,但是和真相還是有差距的,尤其是數學領域是極其嚴謹的,需要證明而不容想當然的。大劉可以提出水滴設想,但製造水滴還是得靠我們的科學家們。

“水滴”研製之路,其實就是微觀領域的探索之路,而不幸的是微觀領域的研究進入21世紀以來幾乎處於停滯狀態,就像大劉小說裡提到的人類微觀領域的研究彷彿被三體人的“智子”鎖死了。“智子”的出現不僅是劇情的需要,更是大劉對當今微觀領域研究的無奈。


所以說類似於“水滴”這種武器成為現實可能性有,但是很小。


Arsenic醉人


在水滴登場的時刻,我幾乎被震驚了。人類花費了數個世紀建造的龐大星河艦隊在水滴面前卻那麼的不堪一擊。就像古老的步兵方陣,他們面對的不是同級別的對手,而是諸如原子彈、氫彈這樣的超級現代武器,不是一個級別的戰爭,即便我們再有毅力也終將被瓦解,還是那句話說得最恰當,“在絕對的力量面前,神馬都是浮雲!”

水滴作為三體人的探測器,小說中描寫這是強相互作用力支配下的物體,實際上這是不可能在現實中實現的,因為強相互作用力作用的尺度非常小,它僅僅侷限於原子核中,用來捆綁住質子、中子這種次原子粒子的,原子核的直徑僅僅只有10^-15m。

這也就是說,只要物體還是由原子、分子構成的,那麼強相互作用材料就不可能被製造出來。小說中描寫水滴晶瑩剔透,但它依然是宏觀的物質,依然應該是由電磁力主導。

能不能讓質子、中子無限緊密堆積起來,這樣不就是製成強相互作用材料了嗎?

質子、中子雖然可以無限疊加,但是隻要超過一定數量,整個結構就會不穩定,就會發生衰變,自然界發現的那些天然放射性的物質都是在通過衰變來釋放粒子,從而達到穩定的元素結構停止衰變。

因此,在現實中還是未來,強相互作用材料都無法造出來,畢竟物質仍然都是由原子分子構成的。不過,我們可以把水滴理解成一種新型的未來材料,它是一種堅固的固體,表面緻密,且透光性極強,晶瑩剔透,就像雷神的錘子,可以擊潰任何看起來很堅固的鋼鐵、堡壘、星艦。

對此你有什麼看法呢?歡迎在下方留言探討。我是科幻船塢,感謝大家的閱讀與關注

本文圖片來自於網絡,侵刪


科學船塢


我認為是有可能的,人類在將來如果沒有停止技術爆炸就會發明出更緊密排列的分子結構,從而研發出水滴


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