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《有关三体中星战武器的研究》
見習魔法師 二級
1樓 發表于:2014-11-15 18:39
原楼主:百度三体吧“我的对手是猪”
《三体》系列是中国最优秀的科幻作品之一,刘慈欣几乎是以一己之力,定义了中国科幻在世界上的地位,对于这样一部震撼人心的著作,科幻迷自然不会止步于书中的描述。事实上,如果一个科幻迷不会想象,那也不是科幻迷了。
这篇报告正是以这种对想象的热情为动力而促成的。作为科幻迷,我们希望能在现阶段人类科学技术的基础上,展开合理的想象,对三体中出现的一些星际战争武器进行研究。我们希望这次研究不仅能满足我们自身的喜好,还能够对科幻起到一点点推广的作用。
这个报告主要选取了以下十一种武器:
危机纪元太阳系舰队的四项武器——伽马射线激光,电磁动能炮,高能粒子束,星际鱼雷;面壁者雷迪亚兹的超级核弹,面壁者罗辑的咒语;星环城独立事件中维德曾使用的反物质武器;三体舰队的智子;歌者的二向箔;未知文明使用的光粒,黑洞。
其中,激光,动能弹,粒子束和星际鱼雷在当代都有其理论基础甚至武器原型。这也是未来五十年中人类能够发展出来的武器。作为太阳系舰队的主武器系统,四位一体的武器系统发挥出来的性能是很强大的。超级核弹是面壁者雷迪亚兹努力促成的太空武器,其星战效率低下,但在原著中发挥了不小的作用(水星爆破,阶梯计划和雪地工程)。此五项研究难度较低。
面壁者罗辑的咒语,其侧重点在于咒语的内容而不是发射技术上,但是其在原著中有着巨大的意义。反物质武器是现代就有的概念,但是在原著中篇幅并不多,研究理由主要在于托马斯·维德的反物质步枪,这提供了一种独特的星战模式。这种模式的特征:极小的作战单位具有极大的破坏力,令人联想起水滴。——“作战方式虽然原始,但很灵活,一个人一支枪就是一个能够威胁战舰的作战单位。另外,我们还有人带着手枪潜入了其他太空城。”
智子是三体人顶尖的科技,甚至有些超出当代物理学的前沿(维度展开)。二向箔是超越智子的科技,想象力超前。黑洞严格而言在文中并不是武器,此处仅是顺带提及。光粒是未知外星文明摧毁星系的武器,威力巨大,原理却简单。咒语、反物质、智子、二向箔、黑洞和光粒由于现实没有原型,所以研究难度相对较高。
見習魔法師 二級
2樓 發表于:2014-11-15 18:40
详细报告:
1.伽马射线激光
【武器出处】《三体二》,太阳系舰队装备武器。曾于末日战役、黑暗战役中登场。
“它那由伽马射线激光,电磁动能炮。高能粒子束和星际鱼雷所构成的四位一体的武器系统,能够单独摧毁一个地球大小的行星的表面。”
“当核弹的火球刚刚亮起时,‘蓝色空间’号就开始了反击。首先使用反应速度最快的激光武器进行射击,‘终极规律’号立刻被五束高能伽马射线激光击中,舰体被灼出了五个大洞,内部迅速被火焰吞没,并发生了局部爆炸,丧失了一切作战能力。‘蓝色空间’更为猛烈的攻击接踵而至,在连续的核导弹和暴雨般的电磁动能弹攻击下,‘终极规律’号发生了剧烈爆炸,其中人员无一生还。”
【可行性评价】★★★★★
【现实构建】
【当代】
一、原理
γ射线(γ粒子流)——是原子核能级跃迁蜕变时释放出的射线,是波长短于0.2埃的电磁波。γ射线有很强的穿透力以及高能量。其不具有电荷及静质量,故具有较α粒子及β粒子弱之电离能力。伽马射线可被高原子数之原子核阻停,例如铅或乏铀。当γ射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电效应、康普顿效应和正负电子对三种效应。
激光(laser、镭射、莱塞)——是指通过受激辐射而产生,放大的光。其特点是:单色性极好,发散度极小,亮度(功率)可以达到很高。产生激光需要“激发来源”,“增益介质”,“共振结构”这三个要素。
二、激光的原理:
〔传统激光〕将外加能量以电场、光子、化学等方式注入到一个能级系统并为之吸收时,会导致电子由低能级向高能级跃迁(受激吸收),并释放出相应能量的光子。当这些光子(来自自发辐射或是受激辐射)碰到另外的高能级的电子时,这些高能级电子会因受诱导而迁到低能级并释放出新的光子(受激辐射),受激辐射的所有光学特性跟原来的辐射是一样的,这些受激辐射的光子碰到其他高能级的电子时,又会再产更多同样的光子,最后光的强度越来越大(光放大),而所有的光子都有相同的频率、相位、前进方向。
要做到光放大,就要产生一个高能级电子比低能量级电子数目多的环境,即群数反转,这样才有机会让高能级电子碰上光子来释放新的光子,而不是随机释放。
一般激光发产生器有三个基本要素:
“激发来源”(pumpingsource):把能量供给低能级的电子,激发使其成为高能级电子,能量供给的方式有电场、光子、化学作用…
“增益介质”(gainmedium):被激发、释放光子的电子所在的物质,其物理特性会影响所产生激光的波长等特性。如红宝石激光器的红宝石棒。
“共振腔”(opticalcavity/optical resonator):是两面互相平行的镜子,一面全反射,一面半反射。作用是把光线在反射镜间来回反射,目的是使被激发的光经过增益介质多次以得到足够的放大,当放大到可以穿透半反射镜时,激光便从半反射镜发射出去。因此,此半反镜也被称为输出耦合镜(output coupler)。两镜面之间的距离也对输出的激光波长有着选择作用,只有在在两镜间的距离能产生共振的波长才能产生激光。
〔自由电子激光器(FEL)〕将一束电子加速指接近光速(相对论速度),之后使其通过周期性的横向磁场构成的自由电子振荡器。磁场作用于电子使之形成正弦状路径,在此路径上对电子进行加速会使之发射光子(同步辐射),电子周期运动与发射光场同相,得到相干叠加的光场,即自由电子激光。其波长可由改变电子束能量或波荡器磁场强度调节。
自由电子激光器的主要装置包括:
加速器:对电子进行加速,使之达到相对论速度。
“波荡器(undulator)”或“摇摆体(wiggler)”:是与电子束行进方向成变化夹角的磁体阵列,由其产生周期性磁场。
〔其他〕半导体激光器,染料激光器,激光-等离子体尾波场电子加速器等。
二、作用效果
当代激光武器打击方式:致盲,穿孔,层裂,辐射。
【星际战争时代】
一、激光器
〔传统激光方式〕
激发来源——电激发或者光子激发。使用化学激发,其物质会增加飞船的负重。而考虑飞船使用核聚变发动机,能量充足,可以支持大量使用光子和电子来激发。
增益介质——在星战时代应当是某种特殊的材料,其可以产生波长短于0.2埃的电磁波。(注:俄物理学家使用一种锂—钙—铝—氟(LiCaAlF6)混合物,并用钍替代了其中一些钙。以此作为增益介质)
共振腔——符合伽马射线的波长。
〔自由电子激光方式〕
必须极大地改变子束能量或波荡器的磁场强度进行调节,产生伽马射线。加速电子的能量也可来自飞船的核聚变发动机。
二、作战性能
激光以光速传播,打击目标几乎没有预警时间,其充能时间在技术突破下也可以达到很短。γ射线具有很强的穿透力和高能量,对飞船的仪器和船员具有强大的破坏力和杀伤力。使用电荷或光子激发的激光器只消耗能量,若与飞船的聚变发动机结合,会令其成为一件经济的武器。激光的打击面积很小,若配备精准的瞄准装置,可以打击飞船的一些关键部位,或是拦截来袭的星级鱼雷和小型飞船。激光在太空中致盲效果可以忽略,但其穿孔和层裂效果可以破坏飞船装甲,引起空气泄漏;辐射效果可以破坏飞船结构和电子元件。激光的防御可以采用重核装甲或者优良的反射镜。
見習魔法師 二級
3樓 發表于:2014-11-15 18:42
3.高能粒子束
【武器出处】《三体二》,太阳系舰队装备武器。
【可行性评价】★★★★★
【现实构建】
【当代】
一、原理
粒子束武器是利用加速器把电子、质子和中子等基本粒子加速到数万—20万km/s的高速,并通过电极或磁集束形成非常细的粒子束流发射出去,用于轰击目标。按粒子是否带电可分为带电粒子束武器和中性粒子束武器。
其主要由五大部分组成:粒子束生成装置,能源系统,预警系统,目标跟踪与瞄准系统,指挥与控制系统。
粒子束生成装置,主要包括粒子源、粒子注人器、加速器等设备。是整个粒子束武器系统的核心部分。用来产生高能粒子束,并聚集成狭窄的束流,使其具有足够的能量和足够的强度。
能源系统是粒子束武器各组成部分的动力源,它为武器系统提供动力,要把大量的带电粒子加速到接近光速,并聚集成密集的束流,需有强大的脉冲电源和储能设备,以便能在一瞬间释放巨大能量。
〔带电粒子束加速器〕
一般使用线性铁氧体磁场感应加速器来产生高速电子束,绝对速度为每秒30万公里。俄美研制的地基粒子加速器均为质子加速器,其基本原理是:首先把电子束发生器产生的电子进行加速,然后在高频振荡装置上振动,再在离子发生装置上把进来的质子用电子包围起来,使其进入离子加速装置进行加速,质子因接收能量而加速。在接近出口时,把电子去掉,利用磁场使之变成尖锐的高能定向束流,随后把质子束向空间发射出去。
〔中性粒子加速器〕
利用对原子进行加速的方法,制造出中性粒子,然后聚集成尖锐的高能定向束流,以接近光速的速度发射出去,击毁目标或使其失效。
美国研究产生中性粒子的方案是:将负离子在加速器中加速并聚集,在加速器的出口处去掉多余的电子,变成中性氢原子束发射出去,并且要求这一过程确保氢原子束的质量和能量。
二。作用效果
粒子束产生的强大电磁场脉冲热,也会把导弹的电子设备烧毁,或利用目标周围发生的γ射线和X射线使目标的电子设备失效或受到破坏。
粒子束的毁伤作用表现在:
(1)使目标结构汽化或熔化;
(2)提前引爆弹头中的引信或破坏弹头的热核材料;
(3)使目标中的电子设备失效或被破坏。
粒子束既可实施直接穿透目标的“硬杀伤”,也能实施局部失效的“软杀伤”。带电粒子束对目标的穿透能力极强,能量集中,脉冲发射率高,能快速改变发射方向。中性粒子束还可对目标周围产生的中子、γ、X射线进行遥测,实现对目标的识别。
粒子束武器的缺点主要有:
(1)带电粒子在大气层中传输时,由于带电粒子与空气分子的不断碰撞,能量衰减非常快,而中性粒子不能在大气中传播;
(2)带电粒子在大气中传输时散焦,因此在空气中使用的粒子束,只能打击近距离目标,而中性粒子束在外层空间传输时也有扩散;
(3)受地球磁场的影响,会使光束弯曲,从而偏离原来的方向。
【星际战争时代】
能源系统:来自核聚变。脉冲电源和储能装置尚待技术突破。
粒子束生成装置:小型化的粒子加速器,预计不会脱离当代的几种加速器结构(静电加速器、直线加速器、回旋加速器、电子感应加速器、同步回旋加速器)
预警系统,目标跟踪与瞄准系统,指挥与控制系统:皆倚赖于战舰本身配置。
二、作战性能
粒子束武器的研制难度比激光武器大,但作为太空武器比激光武器更有前途。其主要优点是:(1)不用光学器件(如反射镜);
(2)产生粒子束的加速器非常坚固,而且加速器和磁铁不受强辐射的影响;
(3)粒子束在单位立体角内向目标传输的能量比激光大,而且能贯穿目标深处。
粒子束武器可能限于其加速器大小部署数量会少于激光和动能弹。但是作为近光速武器,其性能依然卓越。但由于粒子束的扩散,其射程可能相对削弱。但用于近舰防护依然足够,对于来袭的星际鱼雷和战斗艇,其都具有优秀的杀伤力量。
見習魔法師 二級
4樓 發表于:2014-11-15 18:45
4.星际鱼雷
【武器出处】《三体二》,太阳系舰队装备武器。曾于黑暗战役中登场。
“突然,警报声响彻飞船,如同来自黑暗太空的万鬼哭嚎,显示界面从半空中想雪片般疯狂的跳出,显示着已经突破‘自然选择’号防御系统的来袭导弹的大量信息,但没有人来得及看了。”
【可行性评价】★★★★★
【现实构建】
【当代】
一、原理
(星际鱼雷,或称星际导弹,是一种可以指定攻击目标,甚或追踪目标动向的小型无人航天器。当代的近似武器是导弹。)
导弹,是一种依靠制导系统来控制飞行轨迹的可以指定攻击目标,甚至追踪目标动向的无人驾驶武器,其任务是把战斗部装药在打击目标附近引爆并毁伤目标,或在没有战斗部的情况下依靠自身动能直接撞击目标,以达到毁伤效果。
导弹结构分: 战斗部(弹头),动力装置推进系统,制导系统,弹体结构系统。
二、作用效果
按战斗部装药(常规炸药,化学装药,生物战剂,核装药)不同,不同导弹有不同的毁伤效果。
【星际战争时代】
一、结构
战斗部:为了提高作战性能,一般采用核装药。可以通过技术改造强化核装药的某些性质,比如中子弹。在环太阳系加速器建成后,还可以使用反物质装药。弹头可能是多弹头,以提高突防能力,战斗部还可以在遥控自毁。
动力装置推进系统:使用核聚变发动机。对于这种小型航天器,其速度可能超过1%光速。另外发射时,通过改进可以借助电磁动能弹的轨道进行发射,以提高初始速度。可能采用类似化学火箭一般的多级推进系统。
制导系统:采用复合制导。鉴于舰队之间遥远的距离,星际鱼雷只有在末段会采用主动寻的制导,初始端和中段采用惯性制导和遥控制导(如激光驾束制导)结合。
弹体结构系统:除了需要进入大气层的对地星际鱼雷之外,不需要考虑气动外形,因而星际鱼雷形状可以很奇特(但是为了减少被雷达侦测到的可能性,其形状会趋于减小电磁波反射)。形状一般考虑圆柱形或者棱柱形,此类形状一易于储存和运输,二可以很方便地串联不同的战斗部和推进系统,三可以轻易地改装并在电磁导轨上发射。
二、作战性能
星际鱼雷是一种载体,可以方便地搭载不同的装药,适应不同的作战环境。星际鱼雷制作相对简单,成本较低。星际鱼雷的速度较慢,容易被拦截(黑暗战役中各战舰距离过近,预警和防御时间极短,故而难以拦截)。大量的星际鱼雷也会增加飞船的负重,因而不建议小型飞船大量装备。星际鱼雷也改装后可以作为运输工具,作为紧急的逃生飞船(此时需要调整发动机功率,减少过载),也可以改装为探测器,甚至是行星着陆器或者卫星。
5.超级核弹
【武器出处】《三体二》,面壁者雷迪亚兹提出并建造的超级核弹。曾于水星爆破、雪地工程中登场。
“起爆倒计时数到零后,有一圈圈环形的波纹以爆心投影点为圆心向外扩散,一时间水星的大地似乎变得像绸缎一般柔软,紧接着,爆心处出现了一座缓缓隆起的山峰,像一个苏醒的巨人的脊背。当峰顶升至三千米左右时,整座山峰爆发开来,亿万吨的泥土和岩石飞向空中,水星的大地上长出了一束冲天的怒发!随着地层被掀起,地下核火球的光芒暴露出来,照在空中飞散的岩土上,在水星漆黑的天空中形成了壮丽的焰火。火球持续了近五分钟才熄灭,岩块纷纷在核光芒的照耀中落下。”
【可行性评价】★★★★
【现实构建】
【当代】
一、原理
(超级核弹主要核装药是氢,主要能量来自核聚变。)
核聚变(核融合、融合反应、聚变反应),是将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核(或粒子)的一种核反应形式。两个原子核需要较高的能量克服其库伦斥力而结合,核聚变中部分质量转化为能量。
超级核弹的原理
〔当代氢弹〕
当代的所谓“氢弹”爆炸时主要的能量来源还是核聚变。大多数氢弹都是以各种方式,使核聚变和核裂变相互促进,增加爆炸效率。
聚变增强裂变核武器
该武器是在中空的核装药中注入氘和氚,在核装药裂变开始后,氘和氚会在高温高压下聚变成氦,并放出自由中子。由于此时的核装药仍然处在临界质量的状态或者接近临界质量的状态,聚变产生的自由中子将会引发非常多的新的链式反应。从而提高核爆炸的效率。
辐射内爆(二阶段热核武器)
在辐射内爆中,初级的裂变核弹爆炸产生的突发的X射线能量被捕捉并保存在一个对辐射不透明的通道中,这个通道周围都是次级核弹的燃料。辐射很快使通道中填充的泡沫塑料变成等离子态,而它对X-射线是透明的,于是X-射线辐射的能量就被包裹着第二极核弹的推动反射层的最外层吸收了。这一层被迅速的烧蚀掉了,并对聚变燃料施加了巨大的力(就像火箭发动机一样)。于是,聚变的燃料就像初级的核弹一样被内爆了。在次级内爆的同时,一个插在次级核弹中央的裂变“火花塞”被点燃,同样为聚变燃料的点火提供了热量。裂变和聚变的链式反应在二者之间不停的交换中子,同时提升了两者的效率。内爆的力量越大,裂变“火花塞”的效率将由于聚变产生的中子变得越高,而次级聚变自身的爆炸可以提供越大的爆炸当量。但是在通常的设计中,不会让次级的当量比初级大很多。
〔恒星〕
真正纯粹的、大当量的核聚变是恒星中的核反应。
恒星的光来自于其核心的核聚变。其聚变原料以氢为主,并且有氦和微量其他重元素。这些聚变原料在自身质量引起的引力作用下坍缩,使得核心温度和压力升高,最终引发核聚变。
以太阳为例,太阳通过原子核的核聚变产生能量,把氢原子聚变成氦原子。在它的核心, 太阳发生以每秒钟6.2亿吨氢的核聚变。
二、作用效果
〔当代氢弹〕
冲击波:冲击波可以摧毁地面构筑物和伤害人畜。
光辐射:光辐射主要是可见光和红外线,能烧伤人的眼睛和皮肤,并使物体燃烧,引起火灾。
早期核辐射:核爆炸早期裂变产物发射出贯穿能力很强的中子流和γ射线,可以贯穿并破坏人体和建筑物。
核电磁脉冲:核爆炸发出的γ射线在空气分子上产生康普顿散射,散射出的非对称电子流在大气中激起向远方传播的电磁脉冲,可在大范围内对战略武器系统的控制和运行以及全球无线电通讯构成干扰和威胁。
放射性污染:裂变产物、未烧掉的核燃料和被中子活化的元素,都会由气化状态冷凝为尘粒,沉降到地面,造成地面和空气的放射性沾染,所发出的γ和β射线称为核爆炸的剩余辐射,也能对人体造成伤害。
〔恒星〕略
【星际战争时代】
一、〔纯聚变超级核弹〕
恒星型:足够多的聚变原料在自身引力下坍缩,引发核反应并持续一段时间。
约束型:使用激光或是聚变核弹引爆产生的高温高压引发核聚变,用巨型磁场约束外围尚未聚变的核原料,避免核原料在核心的聚变中膨胀而无法聚变,以此减少核原料的浪费。(也可能相对于超级核弹的巨大威力,这点浪费是微不足道的)
二、〔复合式核弹〕
将聚变核弹和裂变核弹组合起来,相互促进,主要能量来自核聚变。
三、作战性能
超级核弹在星际战争中价值不高。其体积巨大,容易被侦测和拦截。在太空中爆炸一般只产生辐射,其辐射不具备激光般的单向性,持续时间不长;但也可以在核弹表面部署介质,利用爆炸的能量推进介质形成高速碎片,产生力学打击效果。在星球表面爆炸时威力巨大,可以掀开地壳,伴生火山、地震等灾害。超级核弹也可以用于星际爆破,用以形成小行星带,或者摧毁危险的小行星。
超级核弹于危机纪元初期制造,受技术限制原料只来自地球海洋中的氘和氚。其他原料来源还可以是月球上的氦三或者木星上的氢海洋。超级核弹制造需要海量核原料,技术虽然可行,但是鉴于其实战意义不高,故并未大规模推广。
見習魔法師 二級
5樓 發表于:2014-11-15 18:47
6.反物质武器
【武器出处】《三体二》,三体舰队燃料,星环城独立事件中星环城自卫队武器。
“三体飞船推进的动力是正反物质的泯灭,飞船前方有一个巨大的磁力场,形成一个漏斗形的磁罩,用于收集太空中的反物质粒子。这种收集过程十分缓慢,经过相当长的时间才能得到供飞船进行一段时间加速的反物质数量,所以舰队的加速是间断进行的,很长时间收集后才能进行一次。”
“我说过,基本是古代的子弹,但是弹头是新的,对现在而言也是未来的技术。这个弹头是一个超导容器,内部高度真空,用磁场把一粒小球悬浮在正中,避免它与外壳接触,这粒小球是反物质。”
【可行性评价】★★★
【现实构建】
【当代】
一、原理
反物质是一种假想的物质形式,在粒子物理学里,反物质是反粒子概念的延伸,反物质是由反粒子构成的。物质与反物质的结合,会如同粒子与反粒子结合一般,导致两者完全湮灭并释放出高能光子或伽玛射线。
制造反物质相当困难而且耗费巨大,并且即使制造出反物质,也难以保存,因为地球上万物都由物质构成。
欧洲航天局的伽马射线天文观测台,证实了宇宙间反物质的存在。此外,这些反物质来源很多,它不是聚集在某个确定的点周围,而是广布于宇宙空间.
二、作用效果
正反物质泯灭产生的巨大能量是目前已知最强大的。其产生的高能光子或伽马射线足以超越伽马射线激光,对飞船的装甲、电子仪器、船内生命造成巨大杀伤。
【星际战争时代】
获得:使用超级加速器获得反物质耗资巨大,但是鉴于其巨大的威力,仍然有着潜力(星环城独立事件)。在星际战争中,反物质应来自于外太空,其可使用巨大的磁场捕获并储存。
作战:反物质可以制成特制反物质炮弹,用磁场约束于炮弹中间,并使用电磁炮发射。大量的反物质可以使用星际鱼雷发射,但是更易被拦截。
反物质也可以作为燃料,其产生的光压足以推进飞船。或者为其他武器系统供能。
反物质还可以构建星际长城,在大范围上撒播反物质云,能有效杀伤任何闯入的战舰。
防御:反物质的防御原则就是严禁接触。反物质在舰体附近泯灭产生的巨大能量是普通战舰承受不住的。但反物质的防御也相对容易,提前发现并摧毁来袭的星际鱼雷或是反物质炮弹,其自身将提前泯灭。对于反物质城墙,可以使用磁场驱散或是捕获,不建议强行冲过——其不仅极其损害装甲,而泯灭时的强辐射对飞船本身有一定影响。
7.咒语
【武器出处】《三体二》,面壁者罗辑利用宇宙的黑暗森林状态的武器。
【可行性评价】★
【作用方式】将目标恒星的位置编辑成点阵坐标,以宇宙外星文明能够接收到的功率和方式发送出去,借助未知的超级文明之手摧毁敌方恒星。
【基本原理】宇宙的黑暗森林状态:见《三体二》,是隶属于宇宙社会学,由叶文洁提示,罗辑建立起来的对宇宙中各个文明之间关系的描述。由其基本公理(生存是文明的第一需要。文明不断增长和扩张,但宇宙中物质总量保持不变。)以及“猜疑链”“技术爆炸”推导出来的宇宙文明间的黑暗图景。文明为了维持自身的生存,必须隐藏自己,对未知文明采取毁灭态度。
【使用技术】咒语的核心在于发送的坐标,其发射技术不受限制。人类曾经使用以下技术发射:
〔恒星放大功能〕原著假设:当人类使用功率超过某一阈值的电磁波向太阳发射电磁波时,会在太阳内部的增益镜面进行放射放大,并以高出原功率许多倍的恒星级功率发射信息。
该理论在现实中没有原型。
〔油膜云〕罗辑在终极对决中使用的发射技术。利用引爆位于环太阳轨道上的包裹着油膜物质的超级核弹,在轨道上形成三千六百一十四团星际尘埃,这时从远方观察,太阳将因为尘埃云的遮挡而在可见光和其他高频波段发生闪烁,其闪烁形成的信号即为咒语内容。
该技术理论上可行,关键在于得到原著中的“油膜物质”(爆炸后能形成纳米颗粒尘埃的一种物质)。但是该方法可靠性不强,其发射速度很慢。
〔中微子发射〕原著中是三体人提供给地球人的技术,一种传播距离极远,衰变率低,定向发射的技术。
中微子(微中子),是轻子的一种,是组成自然界的最基本的粒子之一,常用符号ν表示。中微子不带电,自旋为1/2,质量非常轻(小于电子的百万分之一),以接近光速运动。中微子只参与非常微弱的弱相互作用,具有最强的穿透力,在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应,因此中微子的检测非常困难。
〔引力波发射技术〕原著中也是三体人提供给地球人的科技,一种传播距离远,衰变率低,广泛采用的发射技术。
引力波:物理中,在引力的度规理论,引力波是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递。
引力波相当微弱,我们所预期在地球上可观测到的最强引力波会来自很远且古老的事件,在这事件中大量的能量发生剧烈移动(例子包括两颗中子星的对撞,或两个极重的黑洞对撞)。这样的波动会造成地球上各处相对距离的变动,但这些变动的数量级应该顶多只有10-21。而原著中使用的是简并态弦——具有极高质量密度的长弦——的振动,为了支撑和包裹这种超密弦需要巨大的天线。
简并态是一种高密度的物质状态。简并态物质的压力主要来源于泡利不相容原理,叫做简并压力。由于泡利不相容原理禁止不同的组成粒子占据同一量子态,因此,减少体积就会迫使粒子进入高能态,从而产生巨大的简并压力。随组成粒子的不同,分别叫做电子简并压力,中子简并压力,等等。简并态物质包括电子简并态,中子简并态,金属氢,奇异物质等。在茫茫宇宙中,简并态是普遍存在的
8.智子
【武器出处】《三体一》,三体文明制造的武器,用于锁死地球人的科学。
原著简介:智子是一台超级计算机,其电路蚀刻于一个质子的二维平面之上,传递信息的不是电子而是核力介子。它用一台位于三体行星同步轨道上的加速器对十一维质子进行二维展开,用电磁波调节其表面形变,使其将三体行星包裹起来,形成稳定的球面。再由飞船用强核力在质子平面扭结形成PN结,构建巨大的电路,最终建成一台超级计算机。
智子具有智能,能够自行进行维度变换;能从真空中借得能量进行加速,变轨,其借得的能量将在质子衰变时归还;能干扰高能粒子加速器,从而锁死人类的基础科学;能干扰人类的视网膜或者仪器的感光元件,使其现实图像;多个智子形成的量子感应阵列可以接受任意波长的电磁波,能够进行超光速通信。
【可行性评价】★
【维度展开】
(智子的建造关键在于将蜷缩于质子中的十一个微观维度用加速器展开,使十一维质子变成二维的面。)
维度在物理学和哲学的领域内,指独立的时空坐标的数目。0维是一点,没有长度。1维是线,只有长度。2维是一个平面,是由长度和宽度(或曲线)形成面积。3维是2维加上高度形成“体积面”。虽然在一般人中习惯了整数维,但在分形中维度不一定是整数,而可能会是一个非整的有理数或者无理数。
现代的弦理论预言宇宙存在更多的维度(通常10,11 或 26 个),但这些额外维通常蜷缩得非常小,只留下三个宏观维。
暂时没有找到有关维度展开的有价值的理论或实验报告。
【质子蚀刻】
(质子蚀刻是指在质子展开后的二维平面上用强相互作用力扭结平面形成PN结,进而蚀刻电路板的技术。)
强相互作用力是作用于强子之间的力,是所知四种宇宙间基本作用力最强的,其作用范围在10的-15次方m范围内。强相互作用克服了电磁力产生的强大排斥力,把强子紧紧粘合为原子核。在现代粒子物理学的标准模型理论中,强子包括介子和重子(由三个夸克(或者三个反夸克组成反重子)组成的复合粒子,例如质子)。
如同不清楚质子低维展开的可能性一样,在二维质子平面上运用强相互作用力进行蚀刻的技术也是未知的。
【维度转换】
(智子最关键的功能就在于维度的转换,不能维度转换的智子,就只是一张巨大的电路板而已。)
原著中阐述,当高维跌落至低维时,高维结构的信息将会丧失,而智子建造技术关键之一就在于,其在二维的质子平面上依然保留了质子十一维的信息。
没有确实的理论支持维度转换过程中信息会丢失,有的只是一些粗浅的譬喻。
原著中引用香烟过滤嘴作为譬喻,香烟过滤嘴是三维的,但是将其吸附面积展开后是巨大的二维平面。然而我们无法凭借这二维平面而恢复原来的三维过滤嘴。而三体人的强大之处就在于他们在将质子低维展开的同时还保留了质子高维结构的信息。并能使用程序令质子自行进行维度转换。
从某个角度而言,这种技术已经超出了现代科技,进入想象范畴。
但是还是有一种有关的技术——全息原理。
全息技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的记录和再现的技术。全息原理将三维空间中的信息编码在二维平面上,由此导出的结论——发生在时空的一个区域的一切信息可以被编码在其少一维的边界上——可能对维度转换提供一定的借鉴意义。
【量子纠缠】
(多个智子之间的量子感应使得其能在大距离上即时传输信息——即使受到质子盲区的限制。)
量子纠缠(量子缠结),是一种量子力学现象,其定义上描述复合系统(具有两个以上的成员系统)中一类特殊的量子态,此量子态无法分解为成员系统各自量子态的张量积。
以两颗向相反方向移动但速率相同的电子为例,即使一颗行至太阳边,一颗行至冥王星边,在如此遥远的距离下,它们仍保有关联性(correlation);亦即当其中一颗被操作(例如量子测量)而状态发生变化,另一颗也会即时发生相应的状态变化。
但在查获的资料中,并未显示出量子纠缠支持超光速通信。量子纠缠所表现出的疑似“超光速通信”与狭义相对论中所谓的局域性(locality)相违背。量子力学是非定域的理论,这一点已被违背贝尔不等式的实验结果所证实,因此,量子力学展现出许多反直观的效应。量子力学中不能表示成直积形式的态称为纠缠态。纠缠态之间的关联不能被经典地解释。
而当今正在研究中的量子通信,其突出的是保密性而非超光速。量子通信传输的信息必须被测量才能得知,而测量会导致波函数塌缩及纠缠的破坏,从而破坏量子通信。量子通信需要借助经典信道和量子纠缠,才能实现信息的完整传递。
故而,智子之间超光速的通信方式如果存在,应当是比现今科技高出若干技术阶段的超级科技。
【真空加速】
(智子可以从真空中借得能量,加速至接近光速。这并不违反能量守恒定律,质子衰变之时,借得地能量会被归还。)
粒子确实能够从真空中借得能量,由不确定性原理可以推出量子涨落结论。真空中随时都产生由粒子和反粒子组成的虚粒子对。粒子对借取能量而生成,又在短时间内湮灭归还能量。
质子衰变,在粒子物理学上,是一个假设的放射性衰变,这假设预言了质子在衰变的时候,会变成更轻的次原子粒子,通常是中性π介子和正电子。质子衰变从未被证实,至今仍没有证据显示质子衰变的可能。
【干扰加速器】
(高能粒子加速器是基础科学发展的重要工具,智子可以在实验中替代靶标粒子接受撞击,并导出错误结果。)
粒子加速器(Particleaccelerator)是利用电场来推动带电粒子使之获得高能量的装置。加速得到的高能粒子将与靶标粒子相撞,分析撞击后的结果可以推动基础科学的发展。
見習魔法師 二級
6樓 發表于:2014-11-15 18:50
9.二向箔(维度武器)
【武器出处】《三体三》,歌者曾对太阳系使用的毁灭性武器。宇宙中真正的星际战争中常常使用的武器,可以将一片区域内的宏观维度降至二维。
“与此同时,一片强光亮起,光是从太空艇的底部发出的,那里在融化!太空艇仿佛是放在滚烫的玻璃上的一块冰激凌,底部融成一滩,向各个方向扩散。那块‘玻璃’是看不到的,只有太空艇溶化后摊开的部分才能显示出那个无形平面的存在。熔化物在平面上摊成极薄的一层,发出妖艳的彩光,像撒在平面上的焰火。”
【可行性评价】★
【降维攻击】
(二向箔最大的破坏力在于它能将一个宏观维度蜷缩起来,使得作用区域内的三维空间的维度将至二维,并且该过程无法停止。)
维度指独立的时空坐标的数目(见【智子】)。
正如智子的维度展开一样,关于降低维度进行攻击暂时没有相关资料。
【封装力场】
(二向箔实质是一片二维空间,为了避免它制造出来就与三维空间反应,必须用一层力场将其封装起来,力场将在抵达攻击目标时解封。力场本身能发出引力波以及包括可见光在内的电磁波。)
引力波是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递。引力波的存在而且也真的无所不在,是广义相对论中一项毫不模糊的预言。但遗憾的是,引力波尚未被清楚地直接观测到。
【暗物质】
(原著提及,二维化的物质不可见,但二维世界对三维世界仍然具有引力作用,并以二维世界解释了宇宙中的暗物质。)
暗物质:是指无法通过电磁波的观测进行研究,也就是不与电磁力产生作用的物质。人们目前只能通过引力产生的效应得知,而且已经发现宇宙中有大量暗物质的存在。现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构的形成、微波背景辐射等研究表明:我们目前所认知的部分,即重子(加上电子),大致占宇宙的4%,而暗物质则占了宇宙的23%,还有73%是一种导致宇宙加速膨胀的暗能量。暗物质的存在可以解决大爆炸理论中的不自洽性,对结构形成也非常地关键。暗物质很有可能是一种(或几种)粒子物理标准模型以外的新粒子所构成。对暗物质(和暗能量)的研究是现代宇宙学和粒子物理的重要课题。
10.黑洞
【武器出处】《三体三》,掩体纪元人类曾经制造的黑洞。但是该黑洞仅作为研究之用,后来由于高way事件被废弃。
【可行性评价】★
【黑洞制造】原著中使用高能加速器制造微型黑洞,为了避免黑洞蒸发,其被迅速转移至木星卫星木卫十三,坍缩后形成二十一纳米大小的黑洞。
黑洞(Blackhole)是根据现代的广义相对论所预言的,在宇宙空间中存在的一种质量相当大的天体和星体(并非为一个“洞”)。黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后,发生引力坍缩而形成。黑洞的质量是如此之大,它产生的引力场是如此之强,以致于任何物质和辐射都无法逃逸,就连光也逃逸不出来。由于类似热力学上完全不反射光线的黑体,故名为黑洞。在黑洞的周围,是一个无法侦测的事件视界,标志着无法返回的临界点。
人工制造的黑洞不同于自然天体,其不具备极大的引力,但具有无穷大的引力密度(奇点),由于史蒂芬·霍金的黑洞理论预言黑洞蒸发,故产生的微型黑洞需要吸收像木卫十三这样的大质量物体,以增加其质量和史瓦西半径,避免被迅速蒸发掉。
黑洞蒸发:霍金认为,在黑洞的周围,正反粒子对产生(见量子涨落)后有四种可能的结果:一、湮灭;二、一起落入黑洞;三、正粒子落入黑洞而反粒子逃脱出来;四、反粒子落入黑洞而正粒子逃脱出来。最后一种结果的可能性最大。反粒子带有负的能量,落入黑洞之后会使黑洞的能量减少,而逃脱出来的正粒子就好像是从黑洞向外发射出了能量。这就是黑洞的蒸发。黑洞的质量越大,蒸发得越慢。
【黑洞武器】黑洞用作武器的设想很早就有,但是人们必须考虑微型黑洞的蒸发——这使得微型黑洞难以保存。而能稳定存在的黑洞(像原文木卫十三质量的黑洞),其巨大的质量产生的引力和过大的视界会对发射者本身造成影响。总之,武器形态的黑洞需要严格控制其质量,而且也具有类似保质期的有效使用期限。防御手段是利用巨大的引力偏转其轨道,该引力可以来自大质量天体(包括黑洞)。
11.光粒
【武器出处】《三体二》《三体三》,未知文明发射的摧毁187J3X1星系和三体星系的近光速小体积物体。
【可行性评价】★
【基本原理】光粒的发射技术原著没有过多提及,但是其作用原理很简单:根据E=mc2,将小体积物体加速到接近光速,借助其巨大的相对论效应——或者说,接近光速时产生的巨大质量——撞击目标恒星,引发恒星爆发,摧毁星系内的生命。
狭义相对论:是由爱因斯坦、洛仑兹和庞加莱等人创立的时空理论,是对牛顿时空观的拓展和修正。牛顿力学是狭义相对论在低速情况下的近似。
E = mc2(质能转换公式或质能方程)是一种阐述能量(E)与质量(m)间相互关系的理论物理学公式,公式中的c是物理学中代表光速的常数。
狭义相对论导出的一项结论就是:只有静止质量为0的物质才能达到光速(光子),当把一个物体加速到接近光速时,随着速度增加,实际上其质量会增加,使得进一步加速变得困难。
【光粒武器】光粒由于具有极高的速度,故而除非攻击者位于极远处,否则无法拦截。当攻击者位于极远处时,可以凭借光粒与光速的速度差做出预警。

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作者:Www8787zz
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