隨著材料學的發展,人類已經可以製造出只有單層原子厚度的材料——石墨烯,其厚度不到0.4納米,僅為人類頭髮絲直徑的十萬分之一。這種二維材料完全是由碳原子構成,它們排列成六邊形蜂窩狀結構。
出乎意料的是,原本被認為無法穩定存在的二維結構擁有超高的強度。如果想要打破石墨烯中的化學鍵,需要比打破鑽石中的碳鍵結構更強的力。作為已知強度最高的材料之一,石墨烯的強度超過鋼鐵200倍。
如果把石墨烯製成1納米厚的細絲,然後用它來快速切割人體,結果會怎樣呢?
關於這個問題,很多人可能會首先想到《三體》中的「飛刃」。這是一種通過納米工藝製造出來的超強材料,其直徑約為頭髮絲的十分之一,差不多是微米級別,它可以切開由鋼板製成的巨輪。
如果換成更細萬分之一的納米細絲,它還能切開巨輪或者人的身體嗎?
人的身體是由各種分子組成,它們之間由範德華力互相作用在一起。這種分子間作用力遠大於重力,人的身體可以保持完整,不會被地心引力扯斷。正因為如此,人類可以把比自身更重的物體提起來。
如果用一納米粗的細線割開人體,作用距離超過1納米的分子間作用力不會被破壞掉,範德華力仍然能夠維繫住分子,這就像「抽刀斷水」一樣無濟於事。因此,人的身體不會被納米線一分為二,而是會保持完整,納米細線會直接穿過身體。
雖然納米線不會切斷人體,但可能會造成內傷。人體內包含很多大分子結構,例如,DNA的直徑為2.5納米,展開後的長度可以超過1米;蛋白質的尺度可達幾百納米。
1納米的厚度相當於三四個原子的直徑,當這樣的納米線快速切割人體時,就有可能會推開DNA、蛋白質等大分子中的一些原子,導致共價鍵被破壞掉,從而使大分子失去活性。在這種情況下,人體有可能出現一定的內傷。
不過,納米細絲非常的細,其破壞範圍十分有限。當DNA和蛋白質出現輕微損傷之後,人體完全有能力進行恢復,產生新的細胞來替換那些被破壞掉的細胞。因此,納米細絲快速切割人體並不致命。
宇宙弦
但如果換成一種理論上存在的一維「細線」——宇宙弦,結果可能會完全不一樣。
在熾熱緻密的早期宇宙中,可能會產生十分奇特的宇宙弦。它們非常小,遠小於質子尺寸(質子半徑估計為8×10^-16米)。儘管如此,宇宙弦極為緻密。據估計,僅1.6公裡長的宇宙弦就與地球一樣重。
宇宙弦是一種一維時空裂縫,擁有巨大的能量和質量,它們可謂是宇宙中最為鋒利的刀,可以切斷任何東西。如果人被一根宇宙弦切割,身體不但會被一分為二,而且身體還會被二維化。
不過,目前天文學家還沒有在宇宙中發現宇宙弦。如果宇宙在138億年前製造出了宇宙弦,它們還會存在於目前的宇宙中,而且也會隨著空間膨脹而擴張。未來,我們可以通過更為強大的引力波探測器來搜尋宇宙弦產生的引力波。