《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?

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科幻作品《三体》中出现的三体人武器“水滴”颠覆了很多人的想象,三体人凭借这一个水滴就击败了人类两千艘战舰。对于这个描述,实际上是符合科学道理的。水滴是由强相互作用力制造的,是宇宙间最坚硬的物质,处于绝对零度和绝对光滑的状态。除非拥有击破原子核的力量,否则它可以在宇宙间纵横驰骋,把一切都打得粉碎。

这个强相互作用力实际就是强核力,我们的宇宙有四种基本力,分别是强核力,弱核力,引力,电磁力。这四种力原本是组合在一起的,形成一个绝对的宇宙原点。后来四种力出现了破缺,打破了平衡,出现了宇宙大爆炸,才有了我们今天看到的宇宙。

今天宇宙的万千物质都是源于四种力最初聚合在一起的某个点。说到这里,就可以理解为什么《三体》中科研人员经过研究后认为水滴的质量是正常的。水滴内部包含了复杂的构成,这些构成可以收缩到一个指定的范围,锁住其中的一切物质和存在。外壳则是坚不可摧。这和宇宙最初的那个状态很类似,三体人利用了宇宙物理学的基本原理,制造出了这样一款超级武器。

地球的战舰,包括地球本身,面对水滴,都像一张纸面对子弹一样。纸被瞬间击破,而子弹本身毫发无损。

关于这四种力,除了电磁力和引力可以通过介质来感受到以外,强核力和弱核力都属于原子层面的力学概念。人们感受不到它们的存在,但它却深刻的影响着整个世界的运行。物质是由原子组成的,而原子则是由原子核和其他电子组成,这些电子呈不规则运动,更多时候是跳跃式,称为量子跃迁。

构成原子核的物质是质子和中子,它们通过强核力结合成原子核。因此强核力是形成物质最重要的力。如果想要击败水滴武器,就需要一种能够打破原子核的力量,而人类的科技发展水平,显然不太可能在几百年里办到。


兵说


《三体》是一本非常优秀的科幻小说,它的优秀不仅仅在于书中所体现的作者天马行空的想象力,更重要的是,虽然是科幻小说,但是《三体》的科学理论性也很强,都可以视为科普读物了。


《三体》中提到了一个水滴,是由三体人制造的宇宙探测器,本身跟水没什么关系,不过外观看起来像一个水滴,故因此得名。这个探测器逼格很高,是由强相互作用力材料制造的,会反射几乎所有的电磁波,表面绝对光滑,温度处于绝对零度,厉害的是,它竟然无坚不摧!

书中写到,末日之战中,仅一个水滴就摧毁了人类太空武装力量的1998艘战舰,就问怕不怕?那么这么厉害的东西有什么原理呢?首先还是先来了解一下什么是强相互作用力吧:

自然界有四种已知的相互作用力。分别是强相互作用力、弱相互作用力、电磁相互作用力和引力相互作用力。在宏观世界,能够显示的就只有两种力,那就是电磁力和引力,但是在微观的粒子世界里,还存着另外两种力,那就是强相互作用力和弱相互作用力。强相互作用和弱相互作用的作用范围都在原子核尺度,在宏观世界却不能感知其存在。

而强相互作用力,最早认识到的质子、中子之间的核力属于强相互作用力,是质子、中子结合成原子核的作用力,后来又进一步认识到强子是由夸克组成的,强作用是夸克之间的相互作用力,强作用最强,是一种短程力。



这个“水滴”的外壳由水滴内部的发生器控制,外壳仅由一层只有一个原子厚的强相互作用力材料制成。水滴的大体结构是由外壳大量的处于强相互作用力场下的单层紧密类金属原子核,包裹着内部的人工智能计算机、强相互作用力发生器和某种不为人知的强大发动机。

简单说来就是三体人掌握了怎么控制强相互作用力的方法,通过某种强相互作用发生机器使得水滴外壳紧密结合在一起,想要打开水滴,除非力量大到足以打开原子核。而要形成强相互作用力材料,首先夸克就得十分接近,进入强力的力程范围,这就导致核子之间很接近,到最后核子之间相互锁定,所以就不存在分子运动了,导致水滴的表面完全隔热,并且温度一直保持在绝对零度。同时表面也绝对光滑,足以反射一切电磁波。



水滴比太阳系中已知的任何物质都要坚硬不知多少倍,水滴穿过地球就像是子弹打豆腐一样不费吹灰之力。按理说水滴的密度很大,质量也应该很大才是,但是由于表面仅有一层原子核的厚度,所以水滴的质量并不很大,书中写到,不会超过10吨。三体人为了奴隶地球人,先是派出了质子监控地球和制造破坏,另一方面则是制造水滴这样的杀手屠役人类,依靠简单的撞击,仅仅30分钟内就消灭掉了人类的太空武装力量。但是水滴也不是无敌的,最后水滴被“蓝色空间”号通过四维空间破坏内部发生器而被摧毁,在全宇宙范围内,一定会有比水滴更强大的武器,水滴在全宇宙范围内可能就是一个低级武器而已。


镜像宇宙


这个问题,书里说得很明白了。丁仪带队考察水滴,发现水滴在一千万的放大倍数下,仍然是绝对光滑的全反射镜面,金属夹具强力接触的表面没有留下任何划痕。同时水滴的温度是绝对零度,也就是说,水滴的分子完全停止振动。根据这些特点,丁仪猜测,水滴是一件用强相互作用力制成的武器。

这意味着,水滴具有巨大的强度。按照书里的说法:

它的强度比太阳系中最坚固的物质还要高百倍,这个世界中的所有物质在它面前都像纸片般脆弱,它可以像子弹穿透奶酪那样穿过地球,表面不受丝毫损伤。

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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海阔天空诗酒花


很高兴回答你的问题。

这里需要给大家科普一个概念:

强相互作用力。

所谓的强相互作用力,就是比如原子核内部质子和中子之间的力。这就是为什么小小的核弹和氢弹,爆发的力量却是那么恢弘。

而在茫茫宇宙中,有一种星系叫做中子星。就大约是一个巨大的星系,无限向中间吸引和崩塌、压缩。形成的高密度星系。这就是中子星。大家可以理解为宇宙大爆炸这个过程的——逆反效果。

而水滴就是这样的,通过强相互作用力形成的水滴。文章里最精准的描述就是:

仿佛是世界上不存在的弧度和美丽。仿佛一件艺术品。撞毁了飞船后,它的表明都丝毫没有任何擦痕。

发现了吗?

它的秘密武器在于:

1.超强的硬度(强相互作用力材料);2.超强的耐高温属性;3.加速快,速度上限高;4.无视运动学理论的“邪魅”轨迹

而这其中,1和4是这4点里最大的秘密武器。

如果觉得有用,您就给点个赞、粉个好友呗。

大约花费0.3KB的流量,哈哈哈哈哈。

毕竟,我辣么萌~


不哈韩的小韩


不请自来


在《三体》中,三体人的一颗探测器就全歼了地球舰队,而地球舰队对水滴反击时,却连根毛都没有炸下来,什么高能激光,粒子束各种各样花里胡哨的黑科技都上了,却遇到了一个专制花里胡哨的。。。。。。

靠着最传统的方式,专业点来说叫做利用动能,俗点就叫撞。在传统观念中,未来的高级战争应该是花里胡哨的,各种五颜六色的光束把战场平添一股秀气。

但是,你一坨金属块靠着撞,把我三大舰队给直接撞没了,你开挂了吧!

锁头+锁血+自瞄+疾跑

我要举报你!!!

但对此,人水滴也觉得冤,人心想:“我本来就三级头三级甲了,你还拿信号枪打我,还说为啥整不死我。”

切回正题,人三体人到底用了什么黑科技,才造就这么个玩意?

书中详细介绍了原理,“利用特殊的装置,使电磁力抵消,使强互作用力溢出。”

强互作用力,自然界四大基本力之一,核子之间的核力,使核子结合成原子核的相互作用。

简单的说,就是让最小单位之间直接以最大力紧密相连,也就是说,这些原子相互约束,谁也动不了,结果,没了运动也没了温度,直接绝对零度。由于原子动也动不了,他们间也不会分开了,换句话说,王八吃了秤砣,铁了心。

结果,面对人类的主要产生热量伤害的激光武器,他以他冷漠的心迎接;面对粒子束,他以他那一丝缝隙都没有的外表对待;面对电磁炮弹,来,比比谁硬到最后!

想放鞭炮一般,噼里啪啦,全军覆灭。谁会相信是这么个东西做的?


大刘迷


答:《三体》中的水滴,表面由强相互作用材料制成,控制它的计算机在内部。


四大基本力

据刘慈欣在《三体》中的描述,水滴表面是一层强相互作用力连接起来的分子层,水滴内部是强相互作用发生器和控制计算机,每个水滴重量大约是10吨。

要了解水滴为什么那么坚硬,我们先来了解自然界的四大基本力:强相互作用(强力)、弱相互作用(弱力)、电磁力,万有引力。


宇宙中一切力的相互作用,都可以归到这四种基本力上,其中电磁力和万有引力主宰着宏观世界;在我们日常生活中,除了重力之外的所有力,本质上都是电磁力,比如摩擦力、弹力、磁力、压力等等。

电磁力的强度是万有引力的10^36倍,比如两块钕磁铁可以产生非常强的吸引力,但是它们之间的万有引力完全可以忽略掉;不过万有引力只存在吸引力,使得万有引力主宰着大尺度的宏观运动。


而强力比电磁力还要强100倍,但是只作用于微观世界;比如原子核由质子和中子构成,质子间因为带正电荷会相互排斥,之所以质子间的电磁力不会让原子核溃散,就是因为质子间还存在强力。

强力像一根强有力的“弹簧”,两头把质子捆在一起,当质子间距离在一定范围内增大时,强力反而越大。


水滴

《三体》中描述的水滴,就是利用了强相互作用,把水滴表面的单分子层,用强相互作用锁定,相邻原子的原子核紧紧挨在一起。

正是因为如此,要破环水滴起码得需要破坏原子核的能量,于是在水滴表面,形成了一道非常坚硬的外壳;由于常规物质的硬度由电磁力决定,所以根本无法和水滴表面硬度相比较,水滴穿过一艘飞船就如子弹穿过奶酪一般。

在《三体》中,蓝色空间号的成员,进入四维空间破坏了水滴内部的强相互作用发生器,才使得水滴失效;当然,这些都是小说中的描述,目前人类的能力,还无法操控强力。


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艾伯史密斯


第一、水滴用了什么科学原理,为什么硬度那么硬?

第二、水滴的动力是什么,凭什么做到15%以上的光速,还能做到锐角转向?

第三、水滴究竟怎么摧毁了人类上千艘恒星级战舰?

第一个问题:水滴用了什么科学原理,为什么硬度那么硬?

答:水滴的全称为:“强相互作用力探测器!”目前在我们已知的宇宙中,存在四种力:万有引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力。水滴所运用的就是强相互作用力,通过某种手段,使物体的每个分子牢牢地钉在一起,紧密的排列。其作用力之大,甚至连分子间的震动也消失,分子间不存在任何的缝隙,也不存在任何的热传导。这就造成水滴三大特点:表面绝对光滑、硬度超太阳系最硬物质百倍以上,表面保持在绝对零度。但更加神奇的是,水滴还保持着正常的质量,这是最不可思议的地方,也是水滴最不被主流科学家认可的地方。因与主题无关,小编在这里暂时不做分析。

第二个问题:水滴的动力是什么?

答:不知道,这个大刘在书中并没有说。但我们仍然可以通过以下几个线索去推断水滴的动力:1、制造水滴的第一舰队以反物质为动力。2、水滴末尾能发光。

3、水滴运用了引力弹弓效应,说明第一舰队对其速度并不满意。4、水滴可以锐角转向,说明其动力之强悍。5、强相互作用力的水滴,虽然外观保持着绝对零度,却发出过太阳核心般的超高温,瞬间气化丁仪等人。6、水滴仿佛有无限动力,在人类世界游弋上百年还能追杀蓝色空间号。

通过以上几个线索,我们大致可推测水滴仍然采用的是反物质动力,只不过和第一舰队相比有所改进和提高。因为,水滴始终没有发生湮灭爆炸。至于究竟是什么,也许大刘也说不清。

第三、水滴究竟怎么摧毁了人类上千艘恒星级战舰?

答:这个更好说,从表面上看就是最野蛮原始的撞,依靠强相互作用力的硬度,撞毁人类的战舰。但从更深层次理解,其实水滴代表着三体的战术和军事思想。即通过智子远程遥控,精确锁定人类战舰的聚变燃料舱,一招致命。

为什么要通过智子遥控?因为末日之战的战场离第一舰队2光年以上,如果使用其他方式无法指挥,只能运用智子超光速通讯原理进行指挥。事实上,从水滴到达地球,就一直接受智子的领导。

水滴为什么要锁定聚变燃料舱?其实这就好比用子弹打汽车的道理一样,直接攻击你的发动机和邮箱,让汽车起火烧死敌人,一招致命。

水滴为什么能锁定聚变燃料舱?因为有智子,三体了解人类每一艘星舰的每一个细节。所以水滴能精确锁定聚变燃料舱。

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深度科幻


《三体》很出名!但是科幻是不可较真的,一较真就漏洞百出,无论是书还是电影,都没法看了!

这个水滴飞行器坚固无比、光滑无比、无坚不摧,据探测推断,是利用强相互作用制造而成!

我们先不说宇宙中有没有科技文明已经达到了能利用强力制造的事情,就强力本身的一个特性,已经否定了它能被利用于制造机械体的作用!这就是,强力是短程力,作用范围不超过两个质子或中子的尺度!

而非要利用它,那就是将质子或中子不断串连摆排而成巨型可塑体,一体而成水滴飞行器。可能吗?用若干个磁体球试验一下,摆成一个封闭体,推测一下,这种结构会有多大强度?另外,再查一查等离子体和中子星的概念,水滴飞行器难到不就是个中子飞行器吗?

科幻逗你玩儿,千万别认真!



亦羞


原子核内的力,叫强力。这个力可以将原本相互排斥的多个正电荷质子牢牢的捆绑在原子核内,这个力之强大是绝无仅有的!远远大于原子核外的电磁力。但其作用半径很小,尽在原子核内起作用。

三体中的水滴整个就是一个用原子核强力构成的奇怪物体,你可以说它本身就是一个特异形状的原子。这种东西对付由电磁力构成的物体简直就是钢刀切豆腐!汪淼的飞刃也属于这种特性的物质。

因此,水滴虽然体积不小,但其厚度却只是一个原子的厚度,所以它的质量才不特别大,否则这玩应就变成了中子星碎片了。1立方厘米就得几十吨重。

这种东西如果真能造出来,绝对无坚不摧!


山巅云边


因为水滴是用强相互作用力把基本粒子做成的东西,这玩意儿对付靠电磁力结合在一起的普通物质,犹如快刀切豆腐。

我们这个世界几乎所有的宏观相互作用都是靠电磁力,比如你坐在椅子上,由于电磁力的存在,你的屁屁与椅子分子间并不是紧密贴在一起的,而是靠电磁斥力悬浮在椅子上方,当然了悬浮的距离是非常小,在分子尺度。你把杯子摔碎,本质上是客服了杯子上分子之间的电磁力,使它们分开,不过分子本身并没有发生变化。无论是飞机飞行还是把火箭发射到太空利用的都是电磁力。

构成我们这个世界的几乎所有宏观物体都是靠分子间的电磁力结合在一起的,而原子核中的质子与中子之间是靠强相互作用力结合在一起的,强相互作用力比电磁力要强太多,但作用距离要小很多。所以说用强相互作用力物体来对付电磁力物体,后果就像是用铁拳砸在豆腐上一样,豆花飞溅啊。

关于几种不同的相互作用力,在高中物理课本中就有详细介绍。


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