如何科学打造三体中的“水滴”外壳

在现实世界中，像水滴外壳这样的超级材料有可能制造出来吗。

要说《三体》中哪种武器最令人印象深刻，恐怕一定是水滴我知道肯定有人会选择双向陪衬毕竟直接让世界二维化的真降维打击显然比水滴要厉害得多但与水滴相比，这是合理的，双向陪衬却逆天了，以至于这个设定太神奇，不太科学所以更贴近现实的水滴更容易打动人

三体中的水滴探测器

刘在原著中花了大量的篇幅来描述水滴所涉及的物理学例如，水滴的外壳是由具有强相互作用的材料制成的绝对坚硬的物质书上说，这种材料中的原子被强烈的相互作用一个个牢牢地钉死了，效果就是四个字——无敌！就连号称太阳系最硬物质的钻石，跟它比起来也像块豆腐

这个素材能不能做成，首先要知道刘口中的强相互作用是什么。

三体中被强相互作用钉死的原子

众所周知，原子核通常由质子和中子组成中子不一定要带电对于带正电的质子，它们之间应该有很大的斥力可是，这些接近的质子并没有散开相反，它们被牢牢地束缚在一起，形成了一个非常稳定的核心，而这其中的功劳一定是强相互作用

四种基本的相互作用

强相互作用也叫强力，是四种基本力中最强的一种其强度是电磁力的137倍，弱力的100万倍，引力的100万亿倍但它的力量虽然强大，但作用距离很短，只有10—15m左右，也就是核的大小我们在日常生活中几乎接触不到，被归类为近程部队

因为原子和原子核有五个数量级的差别，如果把一个足球场看成一个原子，原子核只相当于草地上的一只蚂蚁。

原子与原子核的近似比率。

由于强大的作用距离只是在原子核级别，显然不可能像水滴一样一个个钉死这么大的原子除非有什么办法能像电磁力一样把强作用力从近程力变成远程力

我们之前在量子级数中说过，其实强作用力本身就是远距离作用力因为传递强力的胶子和传递电磁力的光子是一样的，它们没有质量，理论上都是以光速传播的而且，与电磁力的强度随距离增加而减弱不同，强力是唯一一种强度不随距离增加而减弱的力是什么限制了它的行动范围没错，夸克禁闭

当两个夸克之间的距离足够远时，束缚它的胶子的能量就会足够强，形成一个新的夸克，那么强的力就不能表现出长程力的效应它只在质子和中子等强子内部起作用

夸克禁闭

你可能会有疑问:那不对你刚才不是说带正电的质子因为强相互作用而束缚在一起吗

事实上，在这个过程中，实际上会有一些剩余的过剩强度从强子中溢出这些残余力成为束缚质子的力，人们称之为核力也就是说，胶子直接带来的强子之间并没有很强的相互作用，而那些质子和中子实际上被这些残余的核力束缚住了但这种核力会伴随着距离的增加而迅速减小，所以强作用的范围只会停留在原子核尺度

在原著中，大刘设想的方式是:电磁力被某种力场发生器抵消，导致强相互作用力溢出虽然不知道具体原理，但这听起来有点类似于刚才的强力溢出成核力只是这个所谓的力场发生器有点太不真实了现实中还有其他更可行的方法吗

在遵循现有物理定律的情况下，如果要让力突破距离限制，就相当于打破了夸克禁闭，所以最直接有效的方法就是提高温度。

到什么程度这个可以算出来，至少需要一万亿度的高温没错，这就是大爆炸开始时夸克—胶子期的宇宙环境温度

除了提高温度，提高密度也是一种方法就是夸克不再三三两两的配对，而是一个一个的挤在一起

无论哪种方式，我们此时得到的都是一种夸克—胶子等离子体，QGP称之为夸克汤。

不要觉得可笑实际上是在现实中制造出来的，当然只是微小的粒子级

2005年，科学家们在布鲁克海文国家实验室的重离子对撞机中首次创造了夸克—胶子等离子体这是一种近乎完美的费米液体，粘度相当低，几乎没有摩擦阻力看到这个描述，突然觉得水滴这个名字真的很贴切

可是，虽然这种夸克胶子等离子体更像是一种液体，但你真的无法正面做到因为从密度上来说，它确实已经超越了太阳系的所有物质，甚至比中子星还要好毕竟中子星只停留在中子简并状态如果这个极限被打破，估计只有理论上存在的夸克唐珂敢与之抗衡

中子星

这样水滴的强相互作用物质只钉到了原子，而夸克汤更进一步，直接钉到了夸克试想一下:如果末日之战中的人类战舰是由某种夸克汤做成的，那么结果可能会是另一番景象

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