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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

 回归9480 2020-02-15

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。

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。

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。

这个比喻也是网上搜来的:

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。

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。

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”。

一句话:尊重基础科学。

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