未来科技能不能制造出三体中的水滴?

宇宙观察记录


理论上,《三体》中的水滴能被制造出来吗?

对于材料,人类至少有两个愿望,一是制造一种超高抗拉强度的材料,以便制造太空电梯,方便低成本进入太空!而另一个则是制造一种超高强度的抗打击材料,比如作为飞行器或者作战坦克的表面装甲!当然传说中的水滴就是被这样的表面材料所覆盖!这绝对是一种令人心驰神往的一种材料,那么它能被制造吗?

一、什么是强相互作用力?

强作用力材料地球上存在吗?其实到处都是,但问题是都躲在原子内部,因为原子核内部的质子就是被强作用力束缚在一起的,因此我们只要将其解放出来,让其质子质子质子无数质子堆积在一起不就可以了吗?是不是很简单,看种花家多聪明,但这样的骚操作是否可行?

要理解是否可以如此骚包操作,那么我们必须得了解下四种基本作用力!引力和弱作用力我们撇开不谈,因为在质子的世界里,这两者可以忽略!那么质子不是强作用力么,为什么还要扯进电磁力?

质子受到两种作用力的束缚

  1. 强相互作用力

  2. 同性正电荷的斥力

强作用力的距离极短,在距离大于2×10^-15M时,强作用力几乎就会消失,在1~2×10^15M之间时强作用力表现为互相的吸引力,但小于10^-15M时候又将表现为斥力,并且距离缩小,斥力反而会增大!

二、强作用力材料能被制造吗?

上文说明质子受到强相互作用力和电磁斥力的双重作用,此时中子的作用就非常明显了,因为中子不带电荷,但它参与强作用力叠加,从理论上来说它可以一直叠加下去,但事实上却不能,因为质子与中子之间的强相互作用力在更多的叠加时即会被电磁斥力所主导,简单的说就是质子数量的增加在超过一定极限时将会表现出不稳定,比如自然界存在的92号铀元素!,它的质子数达到了92个,这是自然界能达到的质子数最高的元素,但铀元素也是不稳定的!(当然不稳定的另一个因素中子的数两,当中子数超过质子数时就明显表现不稳定,会自发的发生衰变)!

因此强作用力材料中,质子与中子都是必备的,而且必须消除质子的正电荷属性,但假如用电子中和了正电荷的话则质子成为了中子,一堆强作用力束缚的中子?难道强作用力材料就是中子材料?也许这将导致一个比较可怕的结果!一堆聚集的中子算丰中子核?将可能发生β负衰变即:一个中子转变为质子,同时释放一个电子和一个反中微子!

中子的质量为:1.6749286 ×10-27千克

质子的质量为:1.672621637×10-27千克

如果各位有兴趣的话,计算一下,将会发生0.1379%的质量亏损!这意味着什么?意味着巨大能量的释放,尽管只有单位质量的氚氘聚变能量的1/5,但这依然是神一样的存在!

三、结论

看来强作用力材料还不是人类现在能够制造的,可能需要严格编辑原子核中质子与中子的排列方式,然后客服电磁斥力作用,才能达到传说中水滴的强度,但以当前人类的科技,操作原子已经是极限了!

操作硅原子可能就是人类技术的百尺竿头了,而质子,只有原子直径的万分之一都不到,也许未来还有相当长的距离要走!另外有一个问题是:如何将这些讨厌的核外电子弄走让原子核靠近却不释放能量则是另外一个话题了!


星辰大海路上的种花家


如果水滴被人类制造出来,那么地球文明必然发生过“黑暗森林理论”中提到的技术大爆炸。

如果真的存在技术大爆炸,那么它一定来自微观物理学研究领域,而微观物理的研究又以数学为依托。


也就是说“水滴”如果真的被制造出来,那么制造它的文明必定是微观物理学和数学高度发达的文明。

而我们看小说里描写“水滴”的那些关键词,“表面绝对光滑”,“温度为绝对零度”,“全部由强互作用力锁死的质子和中子构成”。所有关键词的矛头都指向了微观物理学和数学。

作为刘慈欣的一枚忠实粉丝,我了解大刘的操行,“水滴”其实就是大刘对未来地球文明的期许,对微观领域研究的期许。


大刘的作品科学专业性确实很强,但是和真相还是有差距的,尤其是数学领域是极其严谨的,需要证明而不容想当然的。大刘可以提出水滴设想,但制造水滴还是得靠我们的科学家们。

“水滴”研制之路,其实就是微观领域的探索之路,而不幸的是微观领域的研究进入21世纪以来几乎处于停滞状态,就像大刘小说里提到的人类微观领域的研究仿佛被三体人的“智子”锁死了。“智子”的出现不仅是剧情的需要,更是大刘对当今微观领域研究的无奈。


所以说类似于“水滴”这种武器成为现实可能性有,但是很小。


Arsenic醉人


在水滴登场的时刻,我几乎被震惊了。人类花费了数个世纪建造的庞大星河舰队在水滴面前却那么的不堪一击。就像古老的步兵方阵,他们面对的不是同级别的对手,而是诸如原子弹、氢弹这样的超级现代武器,不是一个级别的战争,即便我们再有毅力也终将被瓦解,还是那句话说得最恰当,“在绝对的力量面前,神马都是浮云!”

水滴作为三体人的探测器,小说中描写这是强相互作用力支配下的物体,实际上这是不可能在现实中实现的,因为强相互作用力作用的尺度非常小,它仅仅局限于原子核中,用来捆绑住质子、中子这种次原子粒子的,原子核的直径仅仅只有10^-15m。

这也就是说,只要物体还是由原子、分子构成的,那么强相互作用材料就不可能被制造出来。小说中描写水滴晶莹剔透,但它依然是宏观的物质,依然应该是由电磁力主导。

能不能让质子、中子无限紧密堆积起来,这样不就是制成强相互作用材料了吗?

质子、中子虽然可以无限叠加,但是只要超过一定数量,整个结构就会不稳定,就会发生衰变,自然界发现的那些天然放射性的物质都是在通过衰变来释放粒子,从而达到稳定的元素结构停止衰变。

因此,在现实中还是未来,强相互作用材料都无法造出来,毕竟物质仍然都是由原子分子构成的。不过,我们可以把水滴理解成一种新型的未来材料,它是一种坚固的固体,表面致密,且透光性极强,晶莹剔透,就像雷神的锤子,可以击溃任何看起来很坚固的钢铁、堡垒、星舰。

对此你有什么看法呢?欢迎在下方留言探讨。我是科幻船坞,感谢大家的阅读与关注

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科学船坞


我认为是有可能的,人类在将来如果没有停止技术爆炸就会发明出更紧密排列的分子结构,从而研发出水滴


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