《三体》中最重要的情节之一: 三体人为什么一定要去破坏粒子加速器?



《三体》这本书想必大家一定都知道,简单介绍一下:三体系列故事由我国著名科幻作家刘慈欣写作,第一部《地球往事》还获得了科幻届最高荣誉“雨果奖”,这是亚洲人首次拿到此奖。
在第一部中,有这样一个情节,可以说是推动了整个故事发展的关键情节:三体人往地球派出了两个智子,用来破坏地球上的粒子加速器。
智子作为一个超高科技产物,所耗费的资源是巨大的:
“建造第二支太空舰队的计划取消了,其资源全部用于智子工程”。
即使这样,制造它的过程也还是失败重重,甚至有一次还产生了非常可怕的灾难:
“这光强得掩去了空中其他的一切。与此同时,人们感到了一阵酷热袭来。笼罩首都的大光斑在迅速收缩,这是反射镜在进一步聚焦阳光,太空中的光团亮度继续增强,使人们不能抬头,光斑内的人们则感到热度在急剧增加”。
那么,我们不禁要问了,粒子加速器到底是何方神圣,使得三体人要耗费这么多资源,不惜危险也要制造智子去干扰呢?这要先从物质的深层结构说起。
01
物质的深层结构
几千年来,哲学家们一直在思考我们这个世界到底是由什么构成的。
早期的哲学家们认为大自然是由四种元素组成,分别是土、气、火与水,听着是不是很熟悉,我们中国的祖先也提出过类似的思想,金、木、水、火、土五元素说,直到德谟克利特斯,提出了接近现代科学的说法,他认为每一种事物都是由微小的积木所组成,他还把这些积木称之为原子(当然啦,这里的原子不等同于现代意义的原子)。
真正现代科学意义上的原子论是从道尔顿开始的。1803年,道尔顿也提出物质世界的最小单位是原子,原子是单一的、独立的且不可分割的,但是此时已经有了一些科学理论作为基础。100年后的1905年,卢瑟福发现原子由原子核和核外电子组成,随后的实验又发现原子核由质子和中子构成,到了1964年,科学家们又发现质子和中子内部还有粒子,并将这一粒子命名为夸克......

可以看到,人们对世界构成的认识越来越科学,也越来越深入,那么这么深入的了解物质到底有什么用呢?用处大着呢!可以说,给我们带来便利的各种现代科技产品,都来自于对物质结构的深层认知,比如化学、生物领域许多新的合成材料,像尼龙,别看它现在在生活中非常常见、看起来十分普通,它是世界上出现的第一种合成纤维。
02 
粒子加速器是研究物质深层结构的强大工具
了解了物质深层结构的作用,那么要怎么研究物质的深层结构呢?对了,就是要用到这个强大的工具—粒子加速器。

粒子加速器,顾名思义,是用来加速粒子的,经过加速的高能粒子撞击选定的靶标粒子,当靶标粒子被撞碎后,对结果进行分析,这样就能研究物质的深层结构信息了。
随着技术的逐步发展,加速器能够注入的能量越来越高,带电粒子能够达到的速度也越来越快,从刚开始的几千公里/秒、几万公里/秒,到现在甚至能够接近光速(真空光速30万公里/秒)!
粒子加速器这么厉害,但是它离我们的生活不是很遥远,像是电视、计算机显示器用的显像管就是一台小小的电子加速器。
显像管有玻璃密封外壳,内部抽成真空。由一端的电子枪产生的电子束,先是经过高压电极产生加速,再经过偏转电极,不同的电子自上而下打到了荧光屏上的不同位置,这样就形成了我们在屏幕上看到的明暗程度不同的区域。
粒子加速器的结构和显像管类似,只不过为了达到科研要求,各方面器件的性能要求更高,拿加速器中管道真空度来说,粒子加速器为了把粒子加速到很高的速度,必须减少粒子与气体的摩擦损耗,它的真空度要比显像管高数千数万倍。
当然啦,这么高的要求,也意味着很高的成本,中国曾计划建造世界上最大的粒子加速器,却遭到杨振宁教授的强烈反对,原因就是这个项目耗费过高,前期成本预估2000亿,后期的维护成本更是无底洞一般......
03
锁死地球科技
好啦,由于篇幅的原因,关于物质深层结构和加速器的知识只能简单给大家科普一下,感兴趣的可以自己再搜搜相关资料读读。
我们回到开头的问题,相信大家都已经可以回答了,三体人为什么要去干扰粒子加速器?其实是为了干扰地球人对物质的研究,一旦关于物质的研究停滞了,地球上的科技也将被锁死在当前的水平,当然也就没有能力再和三体舰队对抗啦。
“科学技术的全面发展取决于基础科学的发展,而基础科学的基础又在于对物质深层结构的探索,如果这个领域没有进展,科学技术整体上就不可能产生重大突破”。
参考文献:
[1]《粒子加速器与科技创新》谢家麟
[2]《三体中的物理学》李淼
[3]《神通广大的射线装置—带电粒子加器》方守贤等
作者|王苹果
审核|姬   扬
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