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1根細(xì)絲，在生活中看似普普通通，但在錯(cuò)誤的地方出現(xiàn)，它便會(huì)成為致命的“陷阱”。無(wú)論是現(xiàn)實(shí)中的繩索障礙，放置不好便會(huì)成為車(chē)禍來(lái)源，或是影視作品中殺人于無(wú)形的透明細(xì)絲，這些都是極其危險(xiǎn)的存在。為什么1根細(xì)絲擁有如此致命的能力？

簡(jiǎn)單來(lái)講，這是因?yàn)槲矬w的高速運(yùn)動(dòng)，以及細(xì)絲的切面壓強(qiáng)足夠大，于是細(xì)絲便成為了鋒利的刀口。但要是把這種細(xì)絲在現(xiàn)實(shí)中縮小，讓它能夠在微觀世界中運(yùn)作，這樣的細(xì)絲興許會(huì)有不一樣的變化。

細(xì)絲切斷物體的具體原理是什么？縮放至微觀世界中的細(xì)絲能有多小？微觀世界中的細(xì)絲會(huì)如何作用于人體？這樣的細(xì)絲是否存在？本文將從夸克級(jí)細(xì)絲猜想、范德華力和微觀世界中的夸克物理來(lái)解答這些問(wèn)題。如果人被夸克級(jí)的細(xì)絲截?cái)嗖弊?，還能活著嗎？這里面存在著怎樣的科學(xué)依據(jù)？

切開(kāi)現(xiàn)實(shí)事物的分割線

提出這個(gè)問(wèn)題的人可能想到了生活中存在的安全隱患，比如放風(fēng)箏的線，因此受傷的人不在少數(shù)。為什么這樣的細(xì)線甚至細(xì)絲能夠輕松地切開(kāi)人體，這一點(diǎn)能夠從一些基本物理學(xué)知識(shí)上找到答案。

這樣的細(xì)絲直徑通常都在1毫米，要完成切割必須是在線體繃緊的狀態(tài)下才可以。這里面主要涉及到一個(gè)壓強(qiáng)作用力的影響，像風(fēng)箏線這樣的材質(zhì)，通常都是尼龍或者凱夫拉材料，非常結(jié)實(shí)而且能夠承受上百斤的重量。

類(lèi)似風(fēng)箏線這樣的細(xì)絲，在承受高重量的同時(shí)，自身也會(huì)有很強(qiáng)的作用力，當(dāng)人體與它短暫的接觸，這股力量便會(huì)迅速反饋到人體中。根據(jù)物理學(xué)中的壓強(qiáng)知識(shí)，接觸面積越小，物體承受的壓強(qiáng)越大。一旦超過(guò)物體能夠承受的最大壓強(qiáng)，其接觸表面便會(huì)被破開(kāi)。

這種高強(qiáng)度的壓強(qiáng)作用甚至能夠切開(kāi)金屬，在一些金屬加工廠里就能看見(jiàn)用線切割的方式進(jìn)行模具生產(chǎn)。那么如果是以更細(xì)微的方式進(jìn)行線切割又會(huì)怎樣呢？比如用夸克級(jí)的細(xì)絲，它會(huì)對(duì)人體造成傷害嗎？

這里需要理解的一點(diǎn)在于，很多時(shí)候如果把事物放在微觀世界中，一切都會(huì)改變，甚至突破宏觀世界本身的觀察。這里我們提前說(shuō)一下答案，如果用夸克級(jí)的細(xì)絲是無(wú)法對(duì)人體造成傷害的，只能從概念上“截?cái)唷比说牟弊樱F(xiàn)實(shí)中卻連傷口都看不見(jiàn)?？蛇@又是為什么呢？

微觀活動(dòng)中的范德華力

前面說(shuō)到關(guān)于物體壓強(qiáng)的理論，既然接觸面越小，壓強(qiáng)越大，那像這樣的細(xì)絲應(yīng)該很容易截?cái)嗳梭w才對(duì)，為何結(jié)果與之相反？這里面就涉及到微觀物理中的范德華力了，它也算是量子力學(xué)中的一個(gè)基本力的表現(xiàn)。

我們都知道，組成這個(gè)世界的是原子和各種分子，基本粒子又為它們構(gòu)建了一個(gè)世界，例如夸克、電子啥的。而范德華力是原子或分子之間依賴于距離的相互作用，它們的吸引力不是由化學(xué)電子鍵產(chǎn)生，并且它們的存在相對(duì)較弱，所以很容易受到干擾。特別是在分子之間距離較遠(yuǎn)時(shí)，這種相互作用力便會(huì)迅速消失。

這種作用力包括原子、分子和表面之間的吸引力和排斥力，以及其他分子間的力。剛才也說(shuō)到這種作用力很弱，到底有多弱呢？范德華力的強(qiáng)度區(qū)間只有每摩爾0.4~4千焦，每個(gè)鍵為4~40meV（即1.60217662 × 10-22 ）。不過(guò)當(dāng)這種相互作用大量存在時(shí)，它們?nèi)耘f可以保持物體的整體結(jié)構(gòu)載荷。

換而言之，范德華力實(shí)則是一種分子引力，是固體表面與被吸附質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用力，這樣的被吸附質(zhì)點(diǎn)可以是氣體分子或者其他分子。另外在極性與非極性分子之間，彼此產(chǎn)生的效應(yīng)所出現(xiàn)的分子引力又會(huì)有所不同。

對(duì)于大多數(shù)分子來(lái)講，色散力是主要的，也就是發(fā)生在非極性分子之間的效應(yīng)。我們可以把人體看作是由無(wú)數(shù)個(gè)分子組成的實(shí)體，每個(gè)分子間作用力只考慮色散力的情況下，將人體的材料屬性看作為最低值。

根據(jù)平板之間作用力的計(jì)算公式給出的數(shù)值，這個(gè)最低值為0.02，既然要截?cái)嗳梭w脖子，那這個(gè)傷口便為分子之間的空隙，在這里選取一個(gè)正整數(shù)為1納米。為什么選擇1納米而不是1個(gè)夸克大小，除了夸克本身實(shí)在太微小之外，文章后面會(huì)完成解釋。

所以根據(jù)分子平板之間的色散力公式F=A/6Πd，同時(shí)也要考慮到牛頓單位的換算，而人體的脖子半徑大約在6厘米左右，最終通過(guò)計(jì)算得到的結(jié)果在5600牛頓左右。也就是說(shuō)，想要讓脖子部位的分子距離拉動(dòng)1納米，就得讓脖子承受500公斤左右的重量。那如果是夸克級(jí)別的細(xì)絲，是否會(huì)讓結(jié)果變得有所不同？

構(gòu)建物質(zhì)基礎(chǔ)的夸克

盡管從上述能夠看到，想要讓人體分子之間的距離發(fā)生變動(dòng)，所要拉動(dòng)的重量非常大。然而在更加微觀的條件下，情況又變了?？淇思?jí)的細(xì)絲不僅無(wú)法對(duì)人體造成傷害，甚至連傷口都不會(huì)產(chǎn)生。

因?yàn)樵谠摮叨认?，所有物質(zhì)已經(jīng)成為離散的了，換句話說(shuō)，分子與分子之間的間隙對(duì)夸克級(jí)這樣的細(xì)絲來(lái)講有著非常大的空間可以活動(dòng)。它甚至都不需要進(jìn)行切割的過(guò)程，直接就能從人體中穿透過(guò)去，無(wú)法截?cái)嗳说牟弊印?/p>

要說(shuō)這種情況具體表現(xiàn)為怎樣，可能用各種射線來(lái)理解會(huì)好一點(diǎn)，并且這種情況還會(huì)表現(xiàn)出量子力學(xué)中的波動(dòng)性。細(xì)絲的存在對(duì)于人體來(lái)講可以被忽略，從另一方面來(lái)講，夸克幾乎是純粹的能量形式，哪怕是夸克級(jí)的細(xì)絲。因?yàn)橐刖S持這種狀態(tài)必須要非常大的能量，也許能夠媲美宇宙大爆炸。

因?yàn)榭淇瞬荒軌騿为?dú)存在，它們只能夠在強(qiáng)子中找到，包括重子，例如質(zhì)子和中子，或者是在夸克-膠子等離子體中。

夸克在量子動(dòng)力學(xué)中，強(qiáng)子的大部分質(zhì)量來(lái)自將組成夸克結(jié)合在一起的膠子，盡管膠子不具備質(zhì)量，但它們擁有能量。因此在微觀世界中，夸克形式會(huì)表現(xiàn)得多種多樣。另外夸克的相態(tài)表現(xiàn)和多味形態(tài)為物理學(xué)家們提供了許多量子力學(xué)在微觀世界中的觀察依據(jù)。

所以無(wú)論從宏觀還是微觀角度而言，這種夸克級(jí)別的細(xì)絲都無(wú)法截?cái)嗳梭w的脖子。但要是它們以純粹的能量形式發(fā)射，或許人會(huì)遭受輻射損傷，那么這一結(jié)果可能就不是簡(jiǎn)單物理?yè)p害了。

再拉回現(xiàn)實(shí)一點(diǎn)，即便是納米級(jí)別的細(xì)絲也很難對(duì)人體造成損傷，在不超過(guò)300納米大小的細(xì)絲中，它們會(huì)表現(xiàn)得非常脆弱。表面張力、機(jī)械振動(dòng)都會(huì)對(duì)它們?cè)斐山Y(jié)構(gòu)破壞，更別說(shuō)它們會(huì)對(duì)人體造成實(shí)質(zhì)性的傷害了。

沒(méi)想到如此大開(kāi)腦洞的想法早在數(shù)十年前的量子色動(dòng)力學(xué)中就已經(jīng)可以尋求解釋，看來(lái)腦洞最大的應(yīng)該還是這群物理學(xué)家們。不過(guò)也正是有了這樣充滿想象的假設(shè)，現(xiàn)代物理才會(huì)朝著不可思議的方向去發(fā)展。

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