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在前段时间热播的电视剧《三体》中把很多科幻的概念带进了我们的现实生活中，第一部的大结局当中，主角团进行了“古筝行动”，那一根根如同蚕丝一般细的“纳米飞刃”轻而易举地切开了钢铁巨物油轮，成了作者世界中最锋利的刀。  那么回到现实当中，说到锋利的物体到底是什么呢？它又能切开什么东西？ 锋利的演变回顾人类历史上对锋利的定义，也就是回顾人类科学技术的进阶史。 石器时代，人们为了捕猎，通过坚硬的石块研磨成长圆形，背侧有双孔的石刀，可以捆绑在木棍上。  进入新石器时代之后，人们对锋利的需求更上了一个档次，为了获取更为锋利的物品人类把视线转为了动物骨骼。 此时的时间为公元前三万年，此时最锋利的物品并不是刀，而是——针。 新石器时代的人类通过动物的骨头（包括鱼刺）来磨成了针，以快速应对一些难以穿透的材料，如兽皮、人类的皮肤。  从此时开始，人类逐渐认识到一个物品的锋利程度可能和几个关系挂钩——物品的坚硬、材料能达到的厚薄的程度、韧性。 自从文艺复兴开始，人类自然科学的各个学科，都取得了长足的进步，科学和技术开始呈现井喷。同时，人类对锋利的认识和需求也进一步的加强，需要面对更加微细的结构。 如外科手术中如果刀和针不足够锋利则伤口的创面会太大，导致细菌把好不容易修复的结构全给吃干净。  科技发展后，人类也开始尝试定义锋利程度，来到现代社会，锋利还是没有一个标准的定义，一般指的是在特定应用中切割的容易程度，以及被切部位的光滑程度。 也了解到，对应不同场景的需求，影响物体锋利程度的因素分别是： 物体的硬度； 物品作为刀刃的结构特征； 在物体几何角度和表面粗糙度不变的情况下，物体的硬度越高，锋利度越好，越耐用。  刀刃的结构特征中，三个因素最为明显：
刃角越小，刀刃也就更尖锐，相应的锋利度也就更高，如手术刀的开刃角度都偏低，缺点是磨损得比较严重。
刃口半径越小，带给被切割物体表面的压力也就越大。
也就刀刃是否具备多个斜角，多个斜角的情况下锋利程度会更大。  简单地说，刀锋厚度越小，角度越小，压强越小，尖端的压强密度越大，更容易切开，与此同时，硬度越高越薄的刀刃也就更容易损坏。 而需要切割的物品也变得越来越微小，如人手指远端的动静脉，动静脉口的直径连1毫米都不到，就连手术刀都会显得十分的“钝”，不是把血管切开而是把血管“弄断”一部分。 要锋利地切割开这样的血管，只能使用足够细的物品，此时的最锋利的物品是手术针，其宽度仅仅只有头发丝的厚度。 1978年，人类第一次利用显微镜注射针向卵细胞内注射精子，完成人工体外受精。  为了完成这被称之为“试管婴儿”的工作，人类需要切开的结构越来越小，这一次是——细胞结构。 到这里，头发丝粗细的针已经没有办法，只能使用完全细到看不见的显微镜注射针头，它的宽度仅仅只有7微米，头发丝的几十分之一。 从上面的例子中我们能够知道人类锋利的发展史，都是为了应对更小的物体，那么人类现在需要操作的最小的物体是什么呢？ 那就是纳米科技。 最“锋利”的刀1959年12月，位于加州理工大学的物理学年会召开，物理学家理查德·费曼做出了著名的演讲《在底部还有很大的空间》，并预言道“我们需要对细微尺寸的物体加以控制”。 微小性的持续探究，使得新的工具诞生，如扫描隧道显微镜。 其中，纳米科技的研究带来了人类现今最“锋利”的物体——原子探针。  由于纳米技术的需要，人类需要操纵单个分子或者原子，可是原子几乎是人类认识的最小结构，能够操纵原子的也只能利用原子大小的物体。 科学家们只能把原子群作为倒立圆锥体，在最底下留下一个单个原子。  之所以在锋利上面打上了引号，是因为这个探针只是满足了锋利的定义—— 刀锋和角度都是最小的物体。
如IBM公司用扫描隧道显微镜“摸”出来的原子logo。  而这个“摸”也不是真的摸，原子探针在工作的时候其实并不接触被扫描的样品，而是从样品的头上轻轻地掠过，通过针尖与样品之间发生的电流来探测样品的表面信息。 之所以不能碰到，也是怕“坏”，由于材料的厚度太小了，极其容易损坏，真的戳下去很容易就把针尖给戳折报废了。 曾经也做出过一个设想，如果把原子探针的尖端做成一把单层原子刀，用来切割会产生什么样的情况呢？  红色的是铁原子，黄色的是单层的钨原子（设置成不能形变，不然会直接断掉），根据分子动力学的模型，这个“刀片”会和被切割物体造成吸引，拖拽着一部分原子一起移动，最终会形成一个缝隙。 可由于缝隙过于小，上层的铁原子和下层的铁原子很可能因为足够的力在吸引到一起产生互溶现象，对于宏观世界来看也就是什么也不会发生。 结语理论上来说，物质是可以无限分割的，如果想切开一个东西那就使用另一个比它更小的东西紧密相连就可以。 可理论上只存在于理论上，在微观的世界中，由于力的存在一定尺度下的物质就不能再被分隔开。 如同我们用一把刀去切割水，无论怎么切割水之间的力最终将会把水合二为一。 |
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