绝对刚体
《三体》里有个煊赫的“水滴”,是说,面对地球人的末日总攻,三体人拿出一个极光滑致密的小东西,像颗水滴似的,却有中子星般的密度,这东西只凭简单粗暴的硬撞,就把地球人苦心经营的太阳系舰队全都击毁了。
“水滴像一枚死神的绣花针,灵巧地上下翻飞,用一条毁灭的拆线把第三队列的一百艘战舰贯穿起来。”
这不免让人遐想,如果真有“无限硬”的武器,岂不是比水滴还无敌了?
在物理上,“无限硬”的东西叫做“绝对刚体”,无论受到何等强大的外力,都不会变形,更不会被破坏。
这似乎称不上多么奇幻的能力,然而它怪异得超乎想象,比如说,它甚至不能被外力移动。
因为“移动”的前提是“运动”,而运动的前提是“形变”。
很多日常物体,比如一根硬棒,你抬起它的这一头,那一头也跟着抬了起来,这似乎是同时发生的事情,看不出任何形变。
但这并不是全部是事实:你对着硬棒用力时,受力的局部会率先获得加速度,开始运动,同时扩散出一道“机械波”,机械波抵达了哪里,哪里才开始运动。
想象你捏着橡皮绳的一头,拽它,橡皮绳的任何部位都是先变形,再开始跟着运动。至于其它更粗更硬的物体,也是同样的过程,只是物体越硬,机械波的波长越短,波速越快,在寻常的尺寸上转瞬即逝,难以觉察,人们才会有“硬物可以整体同时运动的错觉”。
比如硬棒如果是铁做的,用手一扶,形变就只有几个金属原子那么大,速度却达到了每秒几公里,当然观察不到机械波。不过,硬物的尺寸一旦大起来,有些形态的机械波仍会暴露无遗。比如工地上的壮劳力都知道,十几米的钢筋像面条一样,搬动起来会像鞭子一样甩,就是因为钢筋上的出现了波长几米的横波。
总之,任何常规物体的运动状态,都不能整体同时改变,而要从受力点开始,以某种机械波的速度传递出去。
但绝对刚体不能形变,也就不能传导机械波,它的任何运动都必须是整体同时的,所以不论你打算以多么缓慢的速度移动它,都意味着这个“运动”的信息瞬间传遍了整个物体,这是超光速事件,根据狭义相对论,这需要无穷大的能量。
*如果你知道机械波也像电磁波一样具有波粒二象性,机械波的波峰可以看做一个有质量的“声子”,这件事就更容易理解了:机械波在物体中传播,就是声子在物体内部运动,物体越硬,机械波速度越快,声子速度越大。让绝对刚体动起来,等于以无穷大的速度发射一个声子,这当然需要无穷大的能量。
你或许会想,难道我们不能设法让绝对刚体整体均匀地受力,免去这个机械波?
宇宙中的四种基本力,只有电磁力和万有引力能作用于宏观物体,我们推拉绝对刚体,用的都是电磁力,不可能均匀受力。即便绝对刚体能带电,由于静电平衡,电荷也只能分布于表面,不可能整个物体均匀受力。
万有引力倒是同时作用于一切质量,但,广义相对论又要来找茬了:
万有引力是时空的弯曲,然而绝对刚体不可形变,也就不能被万有引力弯曲,也就不可被万有引力影响——也就是说,即便拿出一个黑洞来,也无法撼动绝对刚体。
*时空本身不是绝对刚体,所以黑洞能弯曲时空。
不过,这并不是说绝对刚体在你面前会“纹丝不动”,恰恰相反,它会以惊人的高速风驰电掣:地球在做圆周运动,也就是持续的变速运动,所以绝对刚体绝不会跟着地球运动,按照牛顿第一定律,在宇宙中兀自匀速直线运动,一切阻挡它的存在,地球、太阳、中子星……都会被它茫然地捅穿。
毕竟,绝对刚体是不可破坏的。
要我说,这才是死神的绣花针——既然是死神,又怎么可以被任何人的心智操纵呢?
#三体里的未来科技是科幻还是科学#