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反重力和制造《三體》中的水滴,哪個更難一些?

反重力可以讓任何一臺機器成為飛行器,水滴則是《三體》描述控制了強相互作用力制造出了有史以來強度最高的材料,兩種技術(shù)都是人類夢寐以求的,那么以人類現(xiàn)在的技術(shù),哪個更接近現(xiàn)實一些?

關(guān)于重力和強作用力

重力和強相互作用力都屬于基本作用力,除了這兩種以外還有電磁力和弱相互作用力,在四種作用力中,重力應(yīng)該是人類了解最早的,牛頓將其解釋為萬有引力,引力的大小和天體之間的距離成反比,牛頓認為宇宙中彌漫的以太傳遞了引力,當然這是錯誤的,愛因斯坦將其引力解釋為質(zhì)量彎曲時空,彎曲的時空表現(xiàn)出來的就是引力。

引力是長程力,它不可抵消,可以無限疊加,所以在四大基本作用力中,它的無限增長會形成黑洞,恒星型黑洞就是恒星的鐵核坍縮形成,而2019年4月10日晚發(fā)布的黑洞照片則讓我們從可見光看到了黑洞的真面目。

  • 關(guān)于電磁力

處在電場磁場或者電磁場中帶電離子所受到的作用力,量子場論中解釋為光子傳遞了電磁力,當然也只有帶電粒子才受到電磁力的約束。電磁力不僅表現(xiàn)在宏觀的電動力學(xué)中,在微觀的物質(zhì)世界內(nèi)部,也是極其重要的存在,原子核帶正電荷,電子帶負電荷,兩者以電磁力彼此維系,原子和原子以及原子組成的分子之間,都是電磁力的范疇。

  • 關(guān)于強作用力

將原子核中的質(zhì)子和中子結(jié)合在一起的作用力,盧瑟福在1919年用從α粒子轟擊氮氣,從中獲得了氫原子,其實是α粒子的撞擊下,氮原子核中的質(zhì)子克服了強作用力得以分離。強作用力是四種基本作用力最最強的,大約是引力的10^39倍,但它的作用距離非常短,大約在10^-15米的范圍,大了馬上就會消失,小了又會成為斥力,所以強作用力不好伺候。

強相互作用的“漸近自由”

  • 關(guān)于弱作用力

亞原子粒子的放射性衰變就是由弱相互作用引起的,在標準模型中,弱相互作用是W及Z玻色子的交換,它的強度是除引力以外最弱的,弱相互作用還能引起夸克味變:夸克能在六種“味”之間互換,還會破壞宇稱對稱及CP對稱。楊振寧和李政道發(fā)現(xiàn)的宇稱不守恒中的基本作用力就是弱相互作用。

實現(xiàn)反重力和控制強作用力,哪個更簡單一些?

從四種基本作用力中已經(jīng)了解到,引力不可抵消,可以無限疊加,這使得反重力研究工作非常困難,比如磁鐵中的磁場,我們可以制造極性相反的另一條磁鐵去抵消,或者用電磁鐵極性相同的一頭讓兩者排斥都可以,但引力不能!可能牛頓的描述難以理解,但愛因斯坦在廣義相對論中對引力的詮釋就很容易理解了,引力是質(zhì)量在時空中的表現(xiàn),而惠勒則對其有非常經(jīng)典的總結(jié):

“質(zhì)量告訴時空該如何彎曲,時空告訴質(zhì)量該如何運動”

所以引力不僅是一種力,它還改變了時空,所以廣義相對論的框架下,反引力引擎的意義不只是對抗重力,它還改變了時空,所以從這個角度來理解,曲速引擎是現(xiàn)代科幻理論中為數(shù)不多能壓縮和擴張時空的的引擎之一,但如果要實現(xiàn)曲速引擎,必須有負質(zhì)量或者奇異物質(zhì)。盡管科學(xué)家無比向往,但到現(xiàn)在為止都是一頭霧水,連方向都找不到!

控制強作用力可能嗎?

《三體》中的水滴就是傳說中強作用力下的質(zhì)子排列而成,因為一大堆質(zhì)子都排在一起,所以根本無法判定這種是幾號元素,但從理論上來看一大堆質(zhì)子排列在一起是不穩(wěn)定的,這是由于質(zhì)子是帶正電荷,所以質(zhì)子是強作用力克服庫倫斥力后結(jié)合在一起的,但強作用力并不能無限疊加,因此原子序數(shù)越高的原子核就越不穩(wěn)定,比如92號鈾元素,被中子轟擊后會裂變,所以水滴的制造是極其困難的,《三體》中的描述,在水滴內(nèi)部有一個強作用力發(fā)生器,當然沒有任何人知道這個強作用力發(fā)生器的工作原理是什么!

水滴除了它的材料外,還有它莫名其妙的動力,據(jù)說是“真空瓦爾塞克斯電場渦環(huán)推進”,它在末日之戰(zhàn)中,能將水滴瞬間加速到30千米/秒,所需的能量相當于上百萬噸TNT,所以別說發(fā)動機,就是水滴的燃料也成謎了,什么燃料可在瞬間釋放如此能量?核聚變?反物質(zhì)?其實50克反物質(zhì)就差不多了,所以我們還需要反物質(zhì)?

那么強作用力是不是不能控制呢?

其實也不全是,比如核聚變就是原子核克服庫倫斥力以強作用力結(jié)合在一起,而裂變則是中子轟擊達到使得原子核不穩(wěn)定導(dǎo)致裂變,這也是強作用力控制的一種,只不過到現(xiàn)在為止還非常低級和原始而已,就像人類早已實現(xiàn)了核聚變的氫彈,卻難以突破可控核聚變是同樣的道理。

因此從這個角度上看起來,似乎是控制強作用力更接近一些,但無論哪個都沒到科學(xué)家滿意的狀態(tài),也許兩者都還有極其漫長的路要走!

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