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製造出了有史以來強度最高的材料,兩種技術都是人類夢寐以求的,那麼以人類現在的技術,哪個更接近現實一些?
關於重力和強作用力重力和強相互作用力都屬於基本作用力,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,牛頓認為宇宙中瀰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品質彎曲時空,彎曲的時空表現出來的就是引力。
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,恆星型黑洞就是恆星的鐵核坍縮形成,而2019年4月10日晚釋出的黑洞照片則讓我們從可見光看到了黑洞的真面目。
關於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。電磁力不僅表現在巨集觀的電動力學中,在微觀的物質世界內部,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繫,原子和原子以及原子組成的分子之間,都是電磁力的範疇。
關於強作用力
將原子核中的質子和中子結合在一起的作用力,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米的範圍,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。
關於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。楊振寧和李政道發現的宇稱不守恆中的基本作用力就是弱相互作用。
實現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,我們可以製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,引力是品質在時空中的表現,而惠勒則對其有非常經典的總結:
“品質告訴時空該如何彎曲,時空告訴品質該如何運動”
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,曲速引擎是現代科幻理論中為數不多能壓縮和擴張時空的的引擎之一,但如果要實現曲速引擎,必須有負品質或者奇異物質。儘管科學家無比嚮往,但到現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子排列而成,因為一大堆質子都排在一起,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子排列在一起是不穩定的,這是由於質子是帶正電荷,所以質子是強作用力克服庫倫斥力後結合在一起的,但強作用力並不能無限疊加,因此原子序數越高的原子核就越不穩定,比如92號鈾元素,被中子轟擊後會裂變,所以水滴的製造是極其困難的,《三體》中的描述,在水滴內部有一個強作用力發生器,當然沒有任何人知道這個強作用力發生器的工作原理是什麼!
水滴除了它的材料外,還有它莫名其妙的動力,據說是“真空瓦爾塞克斯電場渦環推進”,它在末日之戰中,能將水滴瞬間加速到30千米/秒,所需的能量相當於上百萬噸TNT,所以別說發動機,就是水滴的燃料也成謎了,什麼燃料可在瞬間釋放如此能量?核聚變?反物質?其實50克反物質就差不多了,所以我們還需要反物質?
那麼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合在一起,而裂變則是中子轟擊達到使得原子核不穩定導致裂變,這也是強作用力控制的一種,只不過到現在為止還非常低階和原始而已,就像人類早已實現了核聚變的氫彈,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家滿意的狀態,也許兩者都還有極其漫長的路要走!
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