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《三体》中脑洞大开的设计,“水滴”武器能在现实中存在吗?

作者:充满元气的阿金

中国最成功的科幻小说,恐怕就要属三体了吧。这部由刘慈欣创作的科幻巨著。在世界范围内受到了广泛赞誉,号称,单枪匹马把中国科幻文学提升到了世界级的水平,曾经获得过科幻小说界诺贝尔奖的雨果奖最佳长篇小说奖,目前呢已经被翻译成十多种语言,在全球各地发行,就连美国的前总统奥巴马也是她的粉丝。在三体中啊,既有宏大的宇宙观,也有许多精妙的细节描述,既有复杂庞大的脉络,又有核心主线。

《三体》中脑洞大开的设计,“水滴”武器能在现实中存在吗?

简单点来说,就是在四光年之外的半人马座阿尔法信息中有个三体文明,那里的外星人想要侵略地球,地球人不愿意,嗷嗷反抗的故事,然而,地球文明在小说中只是弱爆了的存在,两个文明的第一次相遇,人类这边是2000艘星际级战舰组成的舰队,而三体那边的只有一个和小货车差不多大外观有点像艺术品的东西,然而,最最终的结果却是人类大败而归,三体人不费吹灰之力就把人类的整个舰队团灭了,这其中长得有点像艺术品一样的东西呢,叫做水滴,咱们今天呢,就把水滴这个三体中的脑洞来展开聊一聊,水滴这个武器的外形,就同他的名字一般,简直就是一滴水银的放大版,外观呈现完美的水滴形状。

《三体》中脑洞大开的设计,“水滴”武器能在现实中存在吗?

纯洁完美无瑕,看起来不不像是武器,而像是艺术品。水滴的头部浑圆尾部很尖,表面是极其光滑的全反射镜面,银河系在它的表面应成一片流畅的光纹,使得这滴水银看上去纯洁而又唯美,原文是这么描述水滴的,这个东西真的是太美了,它的形状虽然简洁,但是造型精妙绝伦,曲面上的每一个点都恰到好处,使这水滴充满着飘逸的动感,仿佛每时每刻都在宇宙之夜中没有尽头的低落场,然而,老虎不发威,也不能把它当做hellokitty啊。

《三体》中脑洞大开的设计,“水滴”武器能在现实中存在吗?

这个水滴表面看起来q萌q萌的,但它既是枪也是炮弹,一旦发起攻击来所有人类的武器都会瞬间爆炸,瞬间灰飞烟灭,包括人类最先进的星际级战舰,那么为什么这个水滴这么厉害呢?简而言之就是一个字硬,想象一下一个铅球和一个西瓜相撞会是什么结果呢?肯定是西瓜变成西瓜汁吗?水滴到达地球以后呢?采用的攻击方法就是最原始的方法,撞击,它坚硬的外壳,让它能够像穿糖葫芦一样,依次穿过人类的飞船,所到之处,碎片乱飞,连连爆炸,人类的最高科技再水滴面前完全不堪一击。

《三体》中脑洞大开的设计,“水滴”武器能在现实中存在吗?

水滴的长度大约有3.5米,质量小于十吨,相比之下呢,大约3.5米的小货车重量是3.5吨左右,所以啊,它的密度其实并不大,原著曾经提到过地球上的科学家看到这些参数以后就比较放心的说了,他不是用中子星的物质构成的。

《三体》中脑洞大开的设计,“水滴”武器能在现实中存在吗?

中子星的内部没有核聚变反应,不能像太阳那样通过热压力来对抗万有引力,天体自身的引力很大,使得它会向内探索密度越来越大,最终垫子也被打入了原子核内部与质子结合,形成中子,原子核内呢,原本也有中子,所有的中子联合起来,通过简并压力来对抗万有引力,这就造成了中子星的密度非常非常非常大,它的半径大约是十公里多,截面积和北京的丰台区差不多大,但它的质量却要比太阳还要大,大约在1.4倍太阳质量至3.2倍太阳质量之间,当几倍的太阳质量被压缩成为一个区的大小之时,密度大小可见一斑,就是每立方厘米数千亿吨的水平,随便用挖耳勺挖一点儿重量就已经可以和珠穆朗玛峰相媲美了。

《三体》中脑洞大开的设计,“水滴”武器能在现实中存在吗?

这里为什么我们要单独把中子星拿出来讲一讲呢,很多人简单的认为啊,物体的密度大,硬度也一定大,某个科普大v在解释水滴为什么这么厉害的时候,跟大家就是这么说的,他说水滴厉害的主要原因是密度大,当时我还真的困惑了很久,其实硬度和密度这两个概念是没有必然联系的,就比如说吧,金刚石实时地球上印度最大的矿物质,让它的密度呢远远排不上号,金块的密度很大吧,是金刚石的5倍多,但是我们的牙齿呢,却依然可以在它的表面留下记好,还比如说固体肯定比液体的硬度大吧,但液态水和冰块相比,密度更大的却是液态水,简而言之,硬度和密度就是两种东西。密度主要取决于两个因素,一是单个原子的质量,二是原子之间的排列,而硬度,取决与原子之间相互作用力的大小。

《三体》中脑洞大开的设计,“水滴”武器能在现实中存在吗?

在小说中,水滴其实只是人类根据它的样子起了一个昵称,人类与三体文明交流之后,才知道它的正式名字叫做强相互作用宇宙探测器。说到这里,我们就可以把水滴硬度高的原因给总结出来了,它是由强相互作用力维系的物质,而强相互作用力又是宇宙四种基本作用力中最强的。

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所以,属它最硬。那么什么是强相互作用力呢?强相互作用是宇宙四种基本作用力的一种,其余三种,分别是引力,电磁力和弱相互作用力,我们都知道物质是由原子构成的,原子能够再分解为原子核和电子,原子核和电子之所以能够形成原子结构,主要原因是原子核内带正电的质子,以及核外带负电的电子之间的电磁力,当我们走进原子核的内部,就会发现它其实是由质子和中子结合成的,而质子和中子呢?还可以再分,他们都是有一种我们目前看起来不可再分的物质夸克组成的。两个上夸克和一个下夸克构成质子,两个下跨克和一个上夸克构成中子,这里就会产生一个问题了,上夸克和下夸克都是带电的,他们所组成的质子也是带电的,带电粒子之间会相互排斥,如果没有一种力来约束着他们,结果很有可能就是鸡飞狗跳,四处乱飞,谁也不待见谁的情况。

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强相互作用力呢?正是来解决这个问题的,他会在很小很小的范围内,大约是十的负15次方米,这样的飞米尺度级别发挥作用强相互作用力,能够抵抗电磁力,让夸克之间不会因为电荷问题相互排斥,质子之间也不会因为同性相斥而搞分裂运动,大家都好端端的,三个夸克组成,质子和中子若干质子和中子形成原子核,也正因如此,强相互作用得比较强才可以,至少要比电磁作用强很多,那么刚才提到硬度是由组成物质的基本单元之间的相互作用决定的,强相互作用力是最强的,组成物质粒子之间的联系就更紧密,不容易被切断,所以就显得硬度比较硬慢,一般物质之间靠电磁力来维系结构相对松散,如果把电磁力给予物质的硬度指定为一的话,那么强相互作用力给予的硬度就是100,这种差距呢?就好像是固体和液体之间的差距了,在小说中啊,地球人的武器和水滴相比,就是宇宙四种基本作用力中最强的力和第二强力的较量,人类在参数上已经完全落了下风,其实战争还没有开始就已经输了,地球人的武器靠电磁力维系硬度,而是三体人的水滴则使用强相互作用,结果就好像是一个铁块,在水里翻江倒海一般所有人类的武器都软的不堪一击,那么在小说中如此强大的武器是如何制造的呢?强相互作用的影响范围非常小,咱们刚才提到只有十的负15次方米,这样的飞米尺度作用范围呢,也仅限于原子核的内部。小说中介绍,制造水滴的方法就是在水滴内部制造出一种特殊的立场,让水滴表面的电磁力相互抵消,让强相互作用力,从原子核内溢出来,把水滴的外壳原子死死的定在一起,所以呢,他们会如此之硬,什么东西都不能从它的表面进入?

《三体》中脑洞大开的设计,“水滴”武器能在现实中存在吗?

看到这里啊,你会觉得这个武器在小说中简直就是像神一样的存在,无敌了都,其实不然,水滴也毕竟只是比人类文明稍高一筹的三体文明发明的,他们的文明程度也有限,小说中也设计了很多破解水滴的方法,那么应该如何对付水滴呢?所以简单的方法就是硬碰硬,三体人能够使用强相互作用,地球人也可以嘛?宇宙在这点上还是公平的,人类对抗水滴的第一种方法就是制造强相互作用材料护盾,在实验室中啊,制造各种强相互作用材料,用它们来建设防御屏障,三体人的水滴如果攻击这样的屏障,那就是一个自相矛盾的故事了,这样的水滴,撞完一次就用不了了,相当于一次性的炮弹。

《三体》中脑洞大开的设计,“水滴”武器能在现实中存在吗?

在原文中啊,水滴被打败的方法是利用高维空间,大家可以想象一下,如果真的存在二维生物和四维生物,那么他们与我们这些三维生物相比,对密封空间的理解是完全不一样的,对于一个二维生物来说,它在纸面上放一个宝贝,并在四周画一个圆圈二维空间内就不会再有任何东西能够进入其中了,然而这对于三维的空间生物来说,仅仅画个圆圈还不够,必须要制造一个三维的圆球形,才能把宝贝给保护起来,二维生物在纸面上画的圆圈虽然可以防止其他的二维生物进入,但对于三位生活来说,这个圆圈形同虚设,我们可以轻松的越过圆圈,把其中的这件宝贝给取出来,在小说西游记中的大师兄孙悟空每次离开之际,为了保护师傅不被妖怪吃掉,都会在唐僧的周围画个圆圈,这样要怪就进不来了,但其实这个设定是有点反科学的,因为这种方法呢,只能抵御在地面上走的二位妖怪会飞的三维妖怪可以轻松的越过圆圈。

从空中把师傅给带走嘛,所以啊,为了更好地保护师傅,最好的办法,还是换一个圆球形的保护屏障。然而,即便是圆球型的保护屏障,在四维生物面前也一样是形同虚设的,如果真的存在四维生物,你就会发现,明明在三维空间内是密封比较好的东西,他们呢却能够从内部进入,比如说你刚刚吃进肚子里的回锅肉以及存入保险柜的私房钱,四维生物呢,都可以不费吹灰之力把他们给取出来,这就是降维打击的威力,在二微生物的面前,三维生物就是神,同样的四维生物,也是三维生物的神。

《三体》中脑洞大开的设计,“水滴”武器能在现实中存在吗?

在三体小说中人类利用四维空间碎片成功的进入了水滴的内部,一旦水滴内部的立场发生器被破坏,强相互作用就会回到原子核的内部,就再也不能够支撑水滴的超强硬度了,此时的水滴,就变成了普通物质与废铜烂铁没有什么区别,三体毕竟是一部科幻小说,具有很多幻想的成分,那么水滴是否可以成为现实呢?很遗憾的是,一人类目前现有的理论水平来看,水滴是不太可能实现的,这是因为啊,将相互作用只发生于夸克和夸克之间,以及质子和中子之间。作用距离被限制在了原子核的范围内,目前没有任何的迹象表示强相互作用能够在原子核外起作用。

《三体》中脑洞大开的设计,“水滴”武器能在现实中存在吗?

当然,也并非完全不可能,咱们刚才说的是站在人类现有的理论水平来看的,那么会不会存在一种我们尚且未知的强相互作用呢?的确是有可能的,我们刚才说到三个夸克能够组成质子和中子,其实两个夸克也能组合形成介子,除此之外呢,像什么四夸克组合五夸克组合,理论上也可能存在,但是我我们目前只能在实验室中短暂的见到它们的踪影还并不稳定,如果这些四夸克粒子五夸克粒子甚至是更多夸克粒子之间的距离啊恰好能够产生强相互动力并牢牢的抓住彼此,形成强相互作用材料,也是有可能的,这样的话呢,制造水滴这种超硬的宇宙武器就会由幻想变成现实,刘慈欣在三体小说中,把宇宙文明所使用的武器都设计的非常精彩。

《三体》中脑洞大开的设计,“水滴”武器能在现实中存在吗?

除了咱们之前讨论的水滴以外,向光粒,二象箔等也是可以单独拿出来讨论一番的,刘慈欣的厉害之处在于,她不仅利用物理知识和合理的想象,制造出了像引力波通信,量子通讯,水滴等在未来可以实现的事物,而且基本符合科学原理,这些超乎人类目前科技的武器,让人们在欣赏小说跌宕情节的同时,也能够学习很多科学知识,并且留下了较为广阔的讨论空间。

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