关于这个话题,《庄子·天下》中就已经有述:“一尺之捶,日取其半,万世不竭”,这是记录先秦诸子百家历史渊源与的著作,作者是战国时期晚期的庄子后学!大约在2000多年前古人就有这样的认识,不可谓不深刻,那么真的可以一直切下去,永无穷尽吗?
从石墨烯的制备说开去
石墨烯估计大家都听说过了,因为这个概念在最近非常火,各种石墨烯产品层出不穷,比如石墨烯电池,石墨烯材料,甚至石墨烯内裤都跑出来了,别的啥我们不知道,但石墨烯内裤绝对是假的,各位可不要花了冤枉钱!
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的材料,曾被认为是一种理论上存在的结构!从二十世纪初X射线晶体学创立以来,科学家对这种结构认识已经达到了单层原子级别,但一直都无法制备出来,请试想一下,单层原子怎么从石墨中剥离出来?
但2004年曼彻斯特大学和俄国切尔诺戈洛夫卡微电子工艺研究所科学家们制备出了单层石墨烯,方法简单到令人发指!两个科学团队用胶带撕下一层石墨薄片后,再用另一层胶带粘贴,再撕下,每操作一次,理论上石墨薄片可能就会薄一半,那么持续N次之后,就会在胶带上留下单层的石墨烯!
这有没有那种“一尺之捶,日取其半”这种令人窒息的操作呢?当然看起来很简单,但操作起来却不是那么容易,因为单层石墨烯是透明的,即使他们已经制取了单层石墨烯,开始时也发现不了,后来发现将其放置在氧化硅薄片上,利用光波的干涉效应,最终在显微镜下找到了这种曾经只在理论上存在的物质!
到底能切多少次?
石墨烯达用胶带撕扯到了单层原子级别,那么一个苹果每次切一半,如果不考虑刀片锋利程度的话,那么需要多少才能且到原子级别呢?
苹果直径大约80mm,
原子直径=10^10米
简单算算,大约需要切30次,即可切到原子级别,假如按“一尺之捶,日取其半”的话,大约可以且一个月,确实挺惊人的,居然能切一个月才切到原子级别!那么理论上来看,上文中石墨烯也就在30次粘贴撕下的之内,即可直达单层石墨烯,如此这般操作,就能得诺贝尔奖,各位,后悔了不?
那么问题来了,到了原子级别,我们还能继续分割下去吗?真的能达到“万世不竭”吗?这得从微观层面的物质结构下手了!人类早在19世纪末期就认识了电子,二十世纪初又认识了原子核、质子和中子,到了1960年代,又认识了夸克!
从原子到原子核级别,大约是大型体育场中间的乒乓球级别,看起来很大是吗?但一刀就了事了,因为从外围电子到中间原子核,其他位置都空荡荡的,没啥东西能切出来,但到了原子核之后,只能分割电磁力的刀就不行了!
因为电磁力在质子级别无法和强作用力抗衡!所以即使再锋利的刀具也无法再原子核级别切开质子和中子!所以用常规意义上的刀具,到了原子级别真的可以终止了!
那么可以让原子核再分离吗?
当然可以,卢瑟福当年发现质子就是用α粒子撞击氮原子核,得到了氢原子核,现代加速器还可以用更高能量的离子撞击原子核!会得到什么?当年刘慈欣的《微观尽头》给了大家一个脑洞思维,150千米长的加速器将宇宙撞出了负片,夜空变成了白色,而星星则变成了黑点!加速器击穿了物质的最小结构,其力量作用到了最大的结构宇宙上,宇宙是一个无限的宏观到微观的循环!
当然现实中并不会发生这样的情况,不过再往下的夸克级别,由于“夸克禁闭”,夸克不能够直接被观测到,也无法被分离出来!但高温可以,只要达到了夸克相变温度,物质就将成为夸克胶子的等离子体,也许这就是质量到能量转换的临界状态!
宇宙诞生时也经历过这样的状态,这就是大约宇宙大爆炸后大约10^-12S时的状态,这也是人类能模拟到最接近宇宙大爆炸时的状态,但距离我们解开最后的谜题还有一步之遥,但差一步就是咫尺天涯,越接近时间的起源,我们就会了解越多的真相,也许在这短短10^-12S到10^-43S的时间里,包含的信息量比人类从诞生起到现在所获取到的知识还要多!
但什么时候能跨过这一步,也许没有人能知道。