《三体》中的物理学:水滴态可能存在吗?(9)
2024-09-29 来源:旧番剧
刘慈欣假设这种物质结构是由强相互作用力控制的。这个假设不可能正确。很简单,如果物质的基本组成还是分子和原子,那么强相互作用力是核子(即质子和中子)之间的力。这种力的力程由介子的质量决定,也就是大约10-12厘米,这个距离比氢原子的大小还要小四个量级,所以,强相互作用力在原子构成的材料中不会起到任何作用。
另一个可能是,材料不是由原子和分子构成的,而是由更加基本的粒子夸克和胶子构成的,但如果假设夸克是“自由粒子”(夸克之间的距离要比中子的半径还要小),这种物质的密度就太大了,水滴的物质就像夸克星中的物质了。因此,这也不可能。结论是,水滴材料的控制力不可能是强相互作用力。
如果硬要水滴的设定成立,我们必须假设一种新型固体。这种固体也许存在,只是尚待人们去发现。我觉得,石墨烯就是类似水滴需要的材料,不过是二维的,不是三维的。石墨烯是由碳原子构成的二维的网状结构,只有一个碳原子厚,如果放大,就会发现它的基本结构是蜂巢状的。虽然只有一个碳原子厚,但一平方米大小的石墨烯可以承受一只猫的重量,也就是说,石墨烯非常结实。
石墨烯的发现让它的发现者获得了2010年度诺贝尔物理学奖。
也许,水滴的材料是一种三维的石墨烯,但还没有任何物理学家敢于想象构成它的是什么原子。
《<三体>中的物理学》,李淼著,湖南科学技术出版社2019年5月