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随着材料学的发展 , 人类已经可以制造出只有单层原子厚度的材料——石墨烯 , 其厚度不到0.4纳米 , 仅为人类头发丝直径的十万分之一 。 这种二维材料完全是由碳原子构成 , 它们排列成六边形蜂窝状结构 。
出乎意料的是 , 原本被认为无法稳定存在的二维结构拥有超高的强度 。 如果想要打破石墨烯中的化学键 , 需要比打破钻石中的碳键结构更强的力 。 作为已知强度最高的材料之一 , 石墨烯的强度超过钢铁200倍 。
如果把石墨烯制成1纳米厚的细丝 , 然后用它来快速切割人体 , 结果会怎样呢?
关于这个问题 , 很多人可能会首先想到《三体》中的“飞刃” 。 这是一种通过纳米工艺制造出来的超强材料 , 其直径约为头发丝的十分之一 , 差不多是微米级别 , 它可以切开由钢板制成的巨轮 。
如果换成更细万分之一的纳米细丝 , 它还能切开巨轮或者人的身体吗?
人的身体是由各种分子组成 , 它们之间由范德华力互相作用在一起 。 这种分子间作用力远大于重力 , 人的身体可以保持完整 , 不会被地心引力扯断 。 正因为如此 , 人类可以把比自身更重的物体提起来 。
如果用一纳米粗的细线割开人体 , 作用距离超过1纳米的分子间作用力不会被破坏掉 , 范德华力仍然能够维系住分子 , 这就像“抽刀断水”一样无济于事 。 因此 , 人的身体不会被纳米线一分为二 , 而是会保持完整 , 纳米细线会直接穿过身体 。
虽然纳米线不会切断人体 , 但可能会造成内伤 。 人体内包含很多大分子结构 , 例如 , DNA的直径为2.5纳米 , 展开后的长度可以超过1米;蛋白质的尺度可达几百纳米 。
1纳米的厚度相当于三四个原子的直径 , 当这样的纳米线快速切割人体时 , 就有可能会推开DNA、蛋白质等大分子中的一些原子 , 导致共价键被破坏掉 , 从而使大分子失去活性 。 在这种情况下 , 人体有可能出现一定的内伤 。
不过 , 纳米细丝非常的细 , 其破坏范围十分有限 。 当DNA和蛋白质出现轻微损伤之后 , 人体完全有能力进行恢复 , 产生新的细胞来替换那些被破坏掉的细胞 。 因此 , 纳米细丝快速切割人体并不致命 。
宇宙弦
但如果换成一种理论上存在的一维“细线”——宇宙弦 , 结果可能会完全不一样 。
在炽热致密的早期宇宙中 , 可能会产生十分奇特的宇宙弦 。 它们非常小 , 远小于质子尺寸(质子半径估计为8×10^-16米) 。 尽管如此 , 宇宙弦极为致密 。 据估计 , 仅1.6公里长的宇宙弦就与地球一样重 。
宇宙弦是一种一维时空裂缝 , 拥有巨大的能量和质量 , 它们可谓是宇宙中最为锋利的刀 , 可以切断任何东西 。 如果人被一根宇宙弦切割 , 身体不但会被一分为二 , 而且身体还会被二维化 。
不过 , 目前天文学家还没有在宇宙中发现宇宙弦 。 如果宇宙在138亿年前制造出了宇宙弦 , 它们还会存在于目前的宇宙中 , 而且也会随着空间膨胀而扩张 。 未来 , 我们可以通过更为强大的引力波探测器来搜寻宇宙弦产生的引力波 。
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