一个夸克细丝编制的网,快速扫过地球,人类会被团灭吗?

《三体》中的纳米飞刃在巴拿马运河如豆腐般的切割“审判日”号的情景让大家记忆犹新,事实上纳米飞刃其实无法切割如此庞大的船体,但它毫无疑问能切割人体,并且效果极佳!那么如果将这些纳米飞刃的细丝直径换成夸克大小,快速切过人体,会致人于死地吗?

夸克是什么级别,夸克大小到底是多大的尺寸

要了解夸克的话,必须从原子开始说起,否则完全无法理解夸克的尺度!最早提出原子概念的是古希腊哲学家德谟克里特,但限于当时的技术和认知,他只是蒙对了!真正的原子论要到19世纪初才被英国化学家J.道尔顿提出,它是参与化学反应的最小单位,这得益于化学在科学界的发展!

此后J.J.Thomsom(约瑟夫·汤姆逊)发现了电子,再往后伟大的英国物理学家卢瑟福在α粒子散射金箔实验时发现绝大部分α粒子都通过了金箔,只有极少数被反弹回来,而且角度很窄,这表示原子内部绝大部分都是空的,而且原子核是一个非常致密的存在,因此卢瑟福发现了原子核!

此后卢瑟福在α粒子撞击氮原子时发现了氢原子核,因此发现了质子的存在!再后来卢瑟福的学生查德威克又发现了中子的存在,到此原子的大致结构组成就已经确认了!

夸克是个什么东西,它在物质中的位置在哪里?

从原子核到质子和中子的发现,无一例外都利用了α粒子,这是一种放射性物质衰变释放出来的氦核,是两个中子和两个质子构成氦四,质量大,速度高,可达2万千米/秒,因为是原子核,所以带正电,在它的撞击下,原子核被撞裂了,所以发现了质子!

云室中观测铀衰变

但自然界的α粒子能量有限,因此在20世纪三十年代的时候发明了加速器,这是一种利用电场来加速带电粒子的设备,可以将粒子加速到极高的速度去撞击原子核,早期在散射实验时用的是云室观测撞击后产生的粒子路径,但很显然在高真空的加速器结构中,云室就不再适合观测轨迹了!

因此“气泡室”就这样被发明了出来,科学家可以观测撞击后产生新粒子的轨迹分析出新粒子的性质,粒子在加速到极高的速度,撞击原子核,分裂出质子和中子,那么再撞击质子和中子又会发生什么?但科学家发现无论怎么提高能量,质子和中子就是不分裂,那么真是不可分割的整体吗?

物理学家盖尔曼假设粒子是统一和对称的,如果质子和中子是不可分割的整体,那么在碰撞中质量能量以及电荷都不会有损失,但盖尔曼发现明显不是这样,因此他认为质子和中子由更小的三个粒子组成,经过两年的努力,盖尔曼证明了这些更小的粒子确实存在于质子和中子中,并将其命名成“k-works”,后来缩写为“kworks”,又更名为quark。

夸克有六种“味”,分别是上、下、粲、奇、底及顶夸克,奇、粲、顶及底则只能经由高能粒子的碰撞产生,上下夸克是稳定的,质子由两个上夸克+一个下夸克构成,中子则是两个下夸克,一个上夸克,将它们联系起来的纽带是胶子!

用夸克细丝切割人体,能致人于死地吗?

在日常中被刀不小心割到,那么至少也是流血受伤,这是因为锋利的刀锋将人体组织分离了!人体是一个有机结合整体,再宏观层面是肌肉纤维组织和皮肤将骨骼包裹起来,连成一个有机体,但在微观层面来看,人体组成的分子之间的作用力就是范德华力,但真正的背后却是基本粒子之间的电磁力!

当刀锋尺寸越来越小时,从理论上看它会变得更锋利,但以人类的技术极限来看,它的刀锋尺寸不可能低于1个原子的直径,再小我们就无法加工了,此时它仍然具有杀伤力,它的切割仍然会破坏原子之间结合的电磁力!

自然界有四大基本作用力,分别是引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力,锋利的刀能破坏的只是电磁力,但在宏观层面,这也足够了,因为电磁力是粘合原子核和原子级别以上的物质大厦的“水泥砂浆”!

夸克细丝能破坏的是什么层次?

夸克的大小,有实验表明是10^-20级别,它比质子还要小5个数量级,比原子则要小十个数量级,质子和原子的大小差异也就是原子核和原子的大小差异!什么概念呢?

假设原子核有一个乒乓大小,那么原子的尺寸将比一个体育馆还大,所以原子内部非常空旷!这个比例也同样适用于夸克和质子的比例,因为原子核就是由质子和中子构成的,在这个比例中,当原子是一个体育馆时,那么夸克在放大镜下都难以看到。

这样比例下我们就能明白了,当这条连放大镜都看不到的细丝去切割无数个原子构成的人体时,只有1/N的机会将可能切割到原子核中的夸克产生些许反应,这个比例可能比你能想象到的连续中十次六合彩概率还要低得多!

所以一根夸克细丝切割人体,你根本感觉不到!当然用这个编制的网(比如1米×1米的网格)扫过人体甚至地球,其实也不会咋样,只要它不是那种一根挨着一根编制的密网,否真它可能就会变成比中子星密度还高的物质,拿玩意儿扫过地球,估计大家都完蛋了!

不过最后要提醒下,由于夸克禁闭的存在,我们时不可能拿到单独的夸克制造成细丝的!