我记得以前看过一部电影叫《幽灵船》,上面就出现过这样的场景,一群人正在船上聚会,最后都被一根极细的钢丝瞬间拦腰斩断,过程毫无痛苦,一蹴而就。这展示了一根坚韧的细丝拥有极大的杀伤力。在生活中有些人也被风筝线、鱼线割断过手指,因此给人的印象就是越细的物质越锋利。那么如题所说,一个细到了夸克级别的细丝能对人体造成伤害吗?
首先我们要说下,现实中的这些细丝为何会对人体造成伤害?
现实中我们能看到的物质碰撞,以及被任何物质割伤都取决于两个方面:
第一就是相互作用力(没有力,就没有碰撞)
第二就是物质的尺度(尺度太小,就会具有穿透性,互相穿过对方)
在宇宙中存在着四种基本力,但是我们常见的、也是容易感受到的就是电磁相互作用力和引力。而物质相互之间的碰撞、作用主要是电磁力在起作用。我们知道,在地球上乃至宇宙中所能看到的任何物质,都有由原子构成的,而一个原子又是这些质子、中子和电子组成的。这三种粒子构成了我们宇宙中所有的普通物质。
当然除了这些由重子构成的普通物质外,还由中微子,光子,它们也是普通物质中的一部分。除了这些以外,宇宙中还存在着我们看不见、感受不到的一些物质,称为暗物质。
我们人类作为宇宙中普通物质的一员是由数万亿个细胞组成的,而细胞又是由各种原子通过键合构成的有机大分子组成的,总的来说我们就是一堆由质子、中子和电子通过核力和电磁力结合在一起的。再来说说我们常见的任何物质细丝,它们也是普通物质,不管它们在怎么细,都是各种原子通过电磁力键合在一起的。
当两个普通物质相互接触的时候,就会发生电磁碰撞,例如你轻轻地摸我一下,你的手就和我的皮肤发生了电磁相互作用,于是我们就能感受到对方的存在;你狠狠地打我一拳,你的手被弹了回去,而我感觉到疼痛,这也是因为电磁力的阻挡造成碰撞的结果。如果没有电磁力(当然也不会有我们),你的一拳就会穿透我的身体,并会感受到任何的力。
而你能结结实实打别人一拳,是因为任何原子最外层都存在电子,当两个原子碰撞接触的时候,最外层的电子都会发生排斥作用。一个细丝如果用力,就能将人体割伤,这只是在外力的作用下,细丝将组成肉体分子之间化学键通过挤压造成拉断的结果。并没有伤及到原子,因为任何细丝在怎么细,它的尺度都小不过原子。因此我们所说的割伤只会发生在:存在电磁相互作用和原子尺度以上的事,如果没有电磁相互作用,也就没有原子,也不存什么物质细丝。而一些中性粒子,没有电磁相互作用,例如:中微子和暗物质粒子,它们无时无刻都在穿透人体,我们也感受不到它们的存在。
如果尺度小于原子的话,就是一些亚原子粒子,由于这些粒子尺度较小,而且原子中90%以上都是空旷的空间,因此这些粒子就会穿透人体。并不会造成物理上的割伤。原子尺度下没有所谓的细丝,只有亚原子粒子。这些粒子已经具有了一定的穿透性。这就涉及到了辐射的层面。
电离辐射
上文说了中性粒子,对我们人体大多是无感的,因为它们不带电荷,不会发生电磁作用,并不能对人体造成任何伤害。而电离辐射从字面意思就能看出来这些粒子必须带点,或者可以参与电磁相互作用。那么能产生电离辐射的粒子包括:带电的高能粒子和电磁辐射(高能光子)。
带电粒子最常见的就是质子和电子,这两种粒子其中质子比夸克的尺度要大两个数量级,为10^-16m,毕竟质子是由三个夸克组成的,电子是宇宙中第二轻的粒子仅次于中微子,为10^-15m。所以题目中所说的夸克级细丝其实也没啥意义,在小也不过是基本粒子而已。并不会构成任何可见的细丝。带电粒子如果拥有极高的动能,在穿透人体的过程中,会造成辐射伤害,破坏人体分子间的化学键,破坏细胞结构。相信大家也看到过之前也看到过,前苏联的一位科学家将头伸进了粒子加速器,被更能质子束“爆头”的文章,虽然没有丧命,但也造成半个头部面部无表情,肌肉萎缩。
高能光子对人体伤害最大的就是伽马射线,其所拥有的高能量,也会造成化学键断裂。跟辐射粒子的效果是一样的。
总结一下:
能给人造成割伤、甚至割断的物质的条件是,必须能参与电磁相互作用,必须在原子的尺度以上。如果没有电磁相互作用,就不会有原子,也就没有物质,有的只是亚原子粒子,这些粒子可以轻松地穿过人体。如果有电磁相互作用,但尺度在原子层面一下,那这些亚原子粒子对人体造成的伤害取决于它们撞击人体时自身所携带的能量。还有就是,没有所谓的原子层面下的细丝,假如给你很多电子,你怎样能把电子连起来构成所谓的线?