《三體》中的納米飛刃在巴拿馬運(yùn)河如豆腐般的切割“審判日”號(hào)的情景讓大家記憶猶新,事實(shí)上納米飛刃其實(shí)無(wú)法切割如此龐大的船體,但它毫無(wú)疑問(wèn)能切割人體,并且效果極佳!那么如果將這些納米飛刃的細(xì)絲直徑換成夸克大小,快速切過(guò)人體,會(huì)致人于死地嗎? 夸克是什么級(jí)別,夸克大小到底是多大的尺寸 要了解夸克的話,必須從原子開(kāi)始說(shuō)起,否則完全無(wú)法理解夸克的尺度!最早提出原子概念的是古希臘哲學(xué)家德謨克里特,但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和認(rèn)知,他只是蒙對(duì)了!真正的原子論要到19世紀(jì)初才被英國(guó)化學(xué)家J.道爾頓提出,它是參與化學(xué)反應(yīng)的最小單位,這得益于化學(xué)在科學(xué)界的發(fā)展! 此后J.J.Thomsom(約瑟夫·湯姆遜)發(fā)現(xiàn)了電子,再往后偉大的英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福在α粒子散射金箔實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)絕大部分α粒子都通過(guò)了金箔,只有極少數(shù)被反彈回來(lái),而且角度很窄,這表示原子內(nèi)部絕大部分都是空的,而且原子核是一個(gè)非常致密的存在,因此盧瑟福發(fā)現(xiàn)了原子核! 此后盧瑟福在α粒子撞擊氮原子時(shí)發(fā)現(xiàn)了氫原子核,因此發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子的存在!再后來(lái)盧瑟福的學(xué)生查德威克又發(fā)現(xiàn)了中子的存在,到此原子的大致結(jié)構(gòu)組成就已經(jīng)確認(rèn)了! 夸克是個(gè)什么東西,它在物質(zhì)中的位置在哪里? 從原子核到質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn),無(wú)一例外都利用了α粒子,這是一種放射性物質(zhì)衰變釋放出來(lái)的氦核,是兩個(gè)中子和兩個(gè)質(zhì)子構(gòu)成氦四,質(zhì)量大,速度高,可達(dá)2萬(wàn)千米/秒,因?yàn)槭窃雍耍詭д?,在它的撞擊下,原子核被撞裂了,所以發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子! 但自然界的α粒子能量有限,因此在20世紀(jì)三十年代的時(shí)候發(fā)明了加速器,這是一種利用電場(chǎng)來(lái)加速帶電粒子的設(shè)備,可以將粒子加速到極高的速度去撞擊原子核,早期在散射實(shí)驗(yàn)時(shí)用的是云室觀測(cè)撞擊后產(chǎn)生的粒子路徑,但很顯然在高真空的加速器結(jié)構(gòu)中,云室就不再適合觀測(cè)軌跡了! 因此“氣泡室”就這樣被發(fā)明了出來(lái),科學(xué)家可以觀測(cè)撞擊后產(chǎn)生新粒子的軌跡分析出新粒子的性質(zhì),粒子在加速到極高的速度,撞擊原子核,分裂出質(zhì)子和中子,那么再撞擊質(zhì)子和中子又會(huì)發(fā)生什么?但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎么提高能量,質(zhì)子和中子就是不分裂,那么真是不可分割的整體嗎? 物理學(xué)家蓋爾曼假設(shè)粒子是統(tǒng)一和對(duì)稱的,如果質(zhì)子和中子是不可分割的整體,那么在碰撞中質(zhì)量能量以及電荷都不會(huì)有損失,但蓋爾曼發(fā)現(xiàn)明顯不是這樣,因此他認(rèn)為質(zhì)子和中子由更小的三個(gè)粒子組成,經(jīng)過(guò)兩年的努力,蓋爾曼證明了這些更小的粒子確實(shí)存在于質(zhì)子和中子中,并將其命名成“k-works”,后來(lái)縮寫(xiě)為“kworks”,又更名為quark。 夸克有六種“味”,分別是上、下、粲、奇、底及頂夸克,奇、粲、頂及底則只能經(jīng)由高能粒子的碰撞產(chǎn)生,上下夸克是穩(wěn)定的,質(zhì)子由兩個(gè)上夸克+一個(gè)下夸克構(gòu)成,中子則是兩個(gè)下夸克,一個(gè)上夸克,將它們聯(lián)系起來(lái)的紐帶是膠子! 用夸克細(xì)絲切割人體,能致人于死地嗎?在日常中被刀不小心割到,那么至少也是流血受傷,這是因?yàn)殇h利的刀鋒將人體組織分離了!人體是一個(gè)有機(jī)結(jié)合整體,再宏觀層面是肌肉纖維組織和皮膚將骨骼包裹起來(lái),連成一個(gè)有機(jī)體,但在微觀層面來(lái)看,人體組成的分子之間的作用力就是范德華力,但真正的背后卻是基本粒子之間的電磁力! 當(dāng)?shù)朵h尺寸越來(lái)越小時(shí),從理論上看它會(huì)變得更鋒利,但以人類的技術(shù)極限來(lái)看,它的刀鋒尺寸不可能低于1個(gè)原子的直徑,再小我們就無(wú)法加工了,此時(shí)它仍然具有殺傷力,它的切割仍然會(huì)破壞原子之間結(jié)合的電磁力! 自然界有四大基本作用力,分別是引力、電磁力、強(qiáng)相互作用力和弱相互作用力,鋒利的刀能破壞的只是電磁力,但在宏觀層面,這也足夠了,因?yàn)殡姶帕κ钦澈显雍撕驮蛹?jí)別以上的物質(zhì)大廈的“水泥砂漿”! 夸克細(xì)絲能破壞的是什么層次? 夸克的大小,有實(shí)驗(yàn)表明是10^-20級(jí)別,它比質(zhì)子還要小5個(gè)數(shù)量級(jí),比原子則要小十個(gè)數(shù)量級(jí),質(zhì)子和原子的大小差異也就是原子核和原子的大小差異!什么概念呢? 假設(shè)原子核有一個(gè)乒乓大小,那么原子的尺寸將比一個(gè)體育館還大,所以原子內(nèi)部非常空曠!這個(gè)比例也同樣適用于夸克和質(zhì)子的比例,因?yàn)樵雍司褪怯少|(zhì)子和中子構(gòu)成的,在這個(gè)比例中,當(dāng)原子是一個(gè)體育館時(shí),那么夸克在放大鏡下都難以看到。 這樣比例下我們就能明白了,當(dāng)這條連放大鏡都看不到的細(xì)絲去切割無(wú)數(shù)個(gè)原子構(gòu)成的人體時(shí),只有1/N的機(jī)會(huì)將可能切割到原子核中的夸克產(chǎn)生些許反應(yīng),這個(gè)比例可能比你能想象到的連續(xù)中十次六合彩概率還要低得多! 所以一根夸克細(xì)絲切割人體,你根本感覺(jué)不到!當(dāng)然用這個(gè)編制的網(wǎng)(比如1米×1米的網(wǎng)格)掃過(guò)人體甚至地球,其實(shí)也不會(huì)咋樣,只要它不是那種一根挨著一根編制的密網(wǎng),否真它可能就會(huì)變成比中子星密度還高的物質(zhì),拿玩意兒掃過(guò)地球,估計(jì)大家都完蛋了! 不過(guò)最后要提醒下,由于夸克禁閉的存在,我們時(shí)不可能拿到單獨(dú)的夸克制造成細(xì)絲的! |
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