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《三體》中的水滴是到底用了什么科學(xué)原理呢?為什么可以摧毀上千艘飛船?

網(wǎng)友解答: 謝邀。這個問題,書里說得很明白了。丁儀帶隊考察水滴,發(fā)現(xiàn)水滴在一千萬的放大倍數(shù)下,仍然是絕對光滑的全反射鏡面,金屬夾具強力接觸的表面沒有留下任何劃痕。同時水滴的溫度是絕對零度

網(wǎng)友解答:

謝邀。

這個問題,書里說得很明白了。丁儀帶隊考察水滴,發(fā)現(xiàn)水滴在一千萬的放大倍數(shù)下,仍然是絕對光滑的全反射鏡面,金屬夾具強力接觸的表面沒有留下任何劃痕。同時水滴的溫度是絕對零度,也就是說,水滴的分子完全停止振動。根據(jù)這些特點,丁儀猜測,水滴是一件用強相互作用力制成的武器。

這意味著,水滴具有巨大的強度。按照書里的說法:

它的強度比太陽系中最堅固的物質(zhì)還要高百倍,這個世界中的所有物質(zhì)在它面前都像紙片般脆弱,它可以像子彈穿透奶酪那樣穿過地球,表面不受絲毫損傷。

具有這種強度的水滴,當然可以不費吹灰之力摧毀兩千多艘太空戰(zhàn)艦。這場末日戰(zhàn)役的悲壯,書里寫得淋漓盡致了,水滴的威力也展現(xiàn)得很清晰了。

這里就展開一下,以我粗淺的物理學(xué)知識,說一下強相互作用力吧。

自然界中的四種基本力

自然界的各種力,雖然表現(xiàn)形式有千百種,歸根結(jié)底可以歸納為四種:引力、電磁力、強相互作用力和弱相互作用力。這是科學(xué)家們長期研究得出的結(jié)論,我們接受就好。

這四種力中,引力和電磁力的概念我們比較熟悉,而強相互作用力和弱相互作用力我們就比較模糊,因為它們作用在微觀范圍,是質(zhì)子和中子之間的力。

不要求嚴謹?shù)脑挘苍S可以這么簡單理解:我們知道原子核是由質(zhì)子和中子組成的,把它們聯(lián)結(jié)起來形成原子核,而不是一盤散沙的那個力,就是最早發(fā)現(xiàn)的強相互作用力:核力。原子核外也有中子,這種自由中子會發(fā)生衰變,變成質(zhì)子、電子與中微子或反電子中微子,產(chǎn)生這種衰變的力就是弱相互作用力。

不少科學(xué)家致力于繼續(xù)統(tǒng)一四種力,當然最完美的結(jié)局就是最后統(tǒng)一成一種,像愛因斯坦就堅信世界應(yīng)該是統(tǒng)一的、和諧的,用了畢生精力去研究大一統(tǒng)理論。到目前為止,還沒有一個人能夠?qū)⑦@四種力統(tǒng)一起來。不過,有人曾經(jīng)將電磁力和弱相互作用力統(tǒng)一起來,就是1979年獲得諾貝爾物理獎的弱電理論。

強相互作用力的力量

強相互作用力簡稱強力,其實是夸克之間的力(夸克組成強子,比如質(zhì)子、中子)。這是一種短程力,比如強力當中的代表:核力,僅僅在原子核內(nèi)發(fā)生。

然而,強力是四種力中強度最大的。根據(jù)網(wǎng)上搜來的數(shù)據(jù),自己算了一下,假如強力的強度為1單位,則電磁力的強度是0.01,弱力的強度是0.000001(強力的百萬分之一),而引力的強度是0.00000000000000000000000000000000000001(強力的100萬億億億億分之一)。

萬有引力,無遠弗屆,無所不在。然而,和強相互作用力的力度比起來,比渣渣還渣渣。

幸好,平時強力的活動范圍束縛在小小的原子核內(nèi),和我們熟悉的宏觀世界的引力,算是井水不犯河水。自然界中有強力唱主角的宏觀物件,就是中子星。中子星是恒星末年的一種形態(tài),這時整顆恒星坍縮成為一個巨大的“原子核”:全部由中子組成,完全靠強力維系。所以,中子星的密度非常大,僅次于黑洞。到底大到什么程度?大概是水的密度的10^14(百萬億)倍。

這個比喻也是網(wǎng)上搜來的:乒乓球大小的中子星相當于地球上一座山的質(zhì)量。

我們的太陽系正當壯年,所以在我們這里,強力局限在原子核內(nèi),不可能跑到宏觀世界形成中子星。

但假如真的有強力跑到宏觀世界怎么辦?

那就是《三體》中的水滴了。

水滴的威力和啟示

丁儀推測水滴是由強相互作用力制成的,考察人員提出異議說,水滴的質(zhì)量很正常。

根據(jù)書里的描寫,頭部渾圓、尾部很尖,呈現(xiàn)完美水滴形狀的三體探測器,長3.5米。如果它的密度真的像中子星那么大,絕對不可能輕輕松松被“螳螂”號放進飛船機艙里。

但是這正說明,水滴是人造的工具,三體人已經(jīng)掌握了把強力釋放到宏觀世界的能力。“水滴”的結(jié)構(gòu),當然是宏觀尺度的,里面的分子、原子,互相之間肯定也保持著正常情況下的距離,不像中子星那里,所有原子變成中子,緊密地擠在一起。所以,水滴的質(zhì)量是正常的,書里描述,大概不到10噸。

然而,這些互相之間保持著正常距離的微觀粒子,卻在強力的作用下停止了振動(造成水滴的表面溫度接近絕對零度),形成整齊的固結(jié)。

這種足以把分子“釘死”固定的力量,按照書里的說法,不亞于把弓箭射上月球,或者說,用一套連桿把太陽和八大行星固定成一套靜止的桁架。

三體人掌握了這種力量。于是,僅僅依靠最原始的“撞擊”,附加一點遠程控制的功能,比如自行調(diào)速、精準追擊等等,一枚3.5米長、10噸不到的“水滴”,就在30分鐘時間里,讓地球的太空艦隊全軍覆沒。

只是因為制成水滴的是強相互作用力。這種力量提取自微觀世界,提取自對物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的了解。這就是基礎(chǔ)科學(xué)。而在地球,這一部分已經(jīng)被智子鎖死,人類無從窺知。雖然人類發(fā)展出了很多看似高精尖的科技,但是對物質(zhì)微觀世界了解的缺失,最終使人類一敗涂地。

這里的啟示就是:了解物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu),就是基礎(chǔ)科學(xué)的提升。這種提升可以帶來整體科技層次上的飛躍。在高層次,即使是最原始的蠻力撞擊,都分分鐘秒殺低層次的“高科技”。

一句話:尊重基礎(chǔ)科學(xué)。

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網(wǎng)友解答:

《三體》是一本非常優(yōu)秀的科幻小說,它的優(yōu)秀不僅僅在于書中所體現(xiàn)的作者天馬行空的想象力,更重要的是,雖然是科幻小說,但是《三體》的科學(xué)理論性也很強,都可以視為科普讀物了。

《三體》中提到了一個水滴,是由三體人制造的宇宙探測器,本身跟水沒什么關(guān)系,不過外觀看起來像一個水滴,故因此得名。這個探測器逼格很高,是由強相互作用力材料制造的,會反射幾乎所有的電磁波,表面絕對光滑,溫度處于絕對零度,厲害的是,它竟然無堅不摧!

書中寫到,末日之戰(zhàn)中,僅一個水滴就摧毀了人類太空武裝力量的1998艘戰(zhàn)艦,就問怕不怕?那么這么厲害的東西有什么原理呢?首先還是先來了解一下什么是強相互作用力吧:

自然界有四種已知的相互作用力。分別是強相互作用力、弱相互作用力、電磁相互作用力和引力相互作用力。在宏觀世界,能夠顯示的就只有兩種力,那就是電磁力和引力,但是在微觀的粒子世界里,還存著另外兩種力,那就是強相互作用力和弱相互作用力。強相互作用和弱相互作用的作用范圍都在原子核尺度,在宏觀世界卻不能感知其存在。

而強相互作用力,最早認識到的質(zhì)子、中子之間的核力屬于強相互作用力,是質(zhì)子、中子結(jié)合成原子核的作用力,后來又進一步認識到強子是由夸克組成的,強作用是夸克之間的相互作用力,強作用最強,是一種短程力。

這個“水滴”的外殼由水滴內(nèi)部的發(fā)生器控制,外殼僅由一層只有一個原子厚的強相互作用力材料制成。水滴的大體結(jié)構(gòu)是由外殼大量的處于強相互作用力場下的單層緊密類金屬原子核,包裹著內(nèi)部的人工智能計算機、強相互作用力發(fā)生器和某種不為人知的強大發(fā)動機。

簡單說來就是三體人掌握了怎么控制強相互作用力的方法,通過某種強相互作用發(fā)生機器使得水滴外殼緊密結(jié)合在一起,想要打開水滴,除非力量大到足以打開原子核。而要形成強相互作用力材料,首先夸克就得十分接近,進入強力的力程范圍,這就導(dǎo)致核子之間很接近,到最后核子之間相互鎖定,所以就不存在分子運動了,導(dǎo)致水滴的表面完全隔熱,并且溫度一直保持在絕對零度。同時表面也絕對光滑,足以反射一切電磁波。

水滴比太陽系中已知的任何物質(zhì)都要堅硬不知多少倍,水滴穿過地球就像是子彈打豆腐一樣不費吹灰之力。按理說水滴的密度很大,質(zhì)量也應(yīng)該很大才是,但是由于表面僅有一層原子核的厚度,所以水滴的質(zhì)量并不很大,書中寫到,不會超過10噸。三體人為了奴隸地球人,先是派出了質(zhì)子監(jiān)控地球和制造破壞,另一方面則是制造水滴這樣的殺手屠役人類,依靠簡單的撞擊,僅僅30分鐘內(nèi)就消滅掉了人類的太空武裝力量。但是水滴也不是無敵的,最后水滴被“藍色空間”號通過四維空間破壞內(nèi)部發(fā)生器而被摧毀,在全宇宙范圍內(nèi),一定會有比水滴更強大的武器,水滴在全宇宙范圍內(nèi)可能就是一個低級武器而已。

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