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“三体”中那些令人脑洞大开的化学知识

 晨秀001 2015-08-29



北京时间823日下午1点,第73届雨果奖在美国揭晓,中国作家刘慈欣凭借科幻小说《三体》荣获最佳长篇故事奖,这是亚洲人首次获此殊荣。也使得这部久负盛名的小说再次成为人们关注的焦点。


还记得当初第一次看完《三体》时的感觉,只能用一个词来形容:震撼!——科学与文学的结合,竟然能激荡出如此恢弘壮阔、炫丽奇幻的光辉。


《三体》中涉及了大量的哲学、物理学、天文学等知识。不过,对于化学方面的内容提到的却并不多,这不能不令笔者略感遗憾。尽管如此,我还是脑洞大开地将其中一些有关化学的片段加以分析,并希望刘慈欣以及其他科幻作家能创作出更多以化学为背景的科幻作品,以激发更多读者对化学产生兴趣。


三体战争的导火索:《寂静的春天》

在三体开篇,作者就写到了《寂静的春天》一书对于叶文洁的巨大影响:正是由于这本书,使她对人类之恶第一次进行了理性的思考。从而毅然向三体人发出讯息。由此点燃了波澜壮阔的三体战争的导火索。



那么,这本《寂静的春天》是怎样的一本书呢?


这本书是由美国海洋生物学家蕾切尔·卡逊于1962年出版。由此引发了世界范围内人们的环境保护意识。书中主要是质疑以DDT为首的有机氯农药对生态系统的威胁、使人类可能将面临一个没有鸟、蜜蜂和蝴蝶的世界。



DDT又叫滴滴涕,二二三,化学名为双对氯苯基三氯乙烷,化学式(ClC6H4)2CH(CCl3),是有机氯类杀虫剂,为白色晶体,不溶于水,溶于煤油,可制成乳剂,是极为有效的杀虫剂。因而在1948年,它的发明人瑞士化学家米勒获得了诺贝尔生理与医学奖。随之,DDT被大规模的施用在农田、村庄、田野……用来控制各种病虫害。


但正如《寂静的春天》一书所指出的,DDT对于环境的污染过于严重,因此1973年美国正式对其实施禁用,随后的八十年代,全球各国逐渐加入禁用行列。这个曾经头顶光环的化合物如今成了环境科学中的反面角色。


三体人究竟什么样?

对于三体人的具体外貌,书中并未直接描写,但有提到:从他们能抵抗多日同时出现时的高温和强光的情况来看,其可能进化出了类似镜面的体表。


(网友绘制的想象图)


由此,笔者也不妨大胆推测一下:三体人很有可能属于硅基生命。


说到硅基生命,不能不先说说碳基生命。所谓碳基生命,就是以碳元素为有机物质基础的生物。地球上已知的大多数生物包括人类在内都是碳基生物。碳元素之所以成为有机物质的基础,是由于碳原子有四个自由电子,其电子失去的能力(还原性)和得到电子的能力(氧化性)相当,所以能够形成复杂多样的高分子有机物(比如DNA分子),为生命的形成提供了必要的物质基础。


由于硅在宇宙中分布广泛,且在元素周期表中就在碳的下方,它和碳元素的许多基本性质都相似。所以很有可能作为一种替代碳来构成生命体的元素,从而进化出一些特异的生命形态。事实上,这个概念早在1893年就曾被英国化学家詹姆士·雷诺兹所提出。


如果三体人属于硅基生命,那么书中很多情节便顺理成章了——


☆由于硅化合物的热稳定性,所以使得三体人能够在三体星球的高温下得以生存。


☆由于硅化合物的化学反应速度比碳化合物慢很多,因此硅基生物的动作会比碳基生物慢很多,而其寿命也会比碳基生命长得多。这也解释了为什么三体人寿命要远远超过地球人,且三体时相当于地球年的上万倍。


☆此外,硅链在水中不稳定,容易断掉。因此,书中的三体人可以通过脱水状态来延长生命。


超级武器:水滴

水滴是《三体》中提到的由强相互作用力材料(SIM)所制成的宇宙探测器,由于其形状相似,所以被人类称之为水滴。在末日之战中,仅一个水滴就摧毁了人类全部的2000艘太空战舰,并封锁了太阳的电波放大能力。



那么,这么强大的武器是由什么材料制成的呢?《三体》中写到,水滴的质量不大,在十吨以下。并且提到它不是中子物质造的。即使在放大一千万倍后地球人还是没有看到它的不光滑处,其分子排列有序没有任何振动,完全由被强相互作用力紧密锁死的质子与中子构成,无坚不摧。


在水滴被蓝色空间号通过四维空间摧毁了强相互作用力发生器后,呈现出锈迹斑斑的铜色。由此可以推断:水滴的残骸应该是某种类金属合金的化合物。水滴在发动机开机时会产生大量的热能,且强相互作用力材料因为不存在分子运动所以是完全隔热的。水滴的大体结构便是由外层大量的处于强相互作用力场下的单层紧密类金属原子核,包裹着内部的人工智能计算机、强相互作用力发生器和某种不为人知的强大发动机。


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