我最近又看了一遍Louis Crane, Shawn Westmoreland (2009-08-12)“Are Black Hole Starships Possible”这篇论文,这篇文章考虑了黑洞发出的霍金辐射中不仅有光子,还有标准模型的诸多粒子,所以黑洞蒸发速度/功率输出/质量流失速率要比我之前计算的结果要快得多,我已对前文中的数据进行了修正,原先的黑洞质量从十万吨更新为一百万吨质量,各项数据采信此文中数据,如果你看到的还是旧数据,请刷新文章。
我在这里对之前的设定做出一些补充,首先是如何利用黑洞发出的霍金辐射,尤其是其中的高能伽马射线,现实世界中的伽马射线实在太过暴力,哪怕强相互作用力材料都会被狂暴鸿儒干碎打出正反电子湮灭。(电子对效应,也就是说三体中人类星舰的伽马激光输出如果够高在理论上可以干碎水滴,只要波长小于10^-15就行),因此,没有任何材料能够反射伽马射线,也就是说我们其实很难通过常规的约束反射手段去控制伽马射线,在本文中采用的是空间约束的方式使黑洞反应堆停机维持。
可是我们并不能放着伽马射线不管,虽然我们能通过空间约束反射的方式将其作为推进工质加热源使用,但想要使霍金辐射为全舰提供能量我们就必须想办法利用伽马射线,至于如何利用,很简单,不去尝试反射伽马射线,而是利用电子对效应。
由于物质对伽马射线的吸收系数与材料的原子序数和伽马射线能量有关,我们完全可以使用伽马半吸收系数高同时密度大的液铅来作为屏蔽材料与反应工质(这鬼东西感觉像是个燃气轮机版本的磁化靶聚变堆)。
伽马射线将被液铅吸收,在这个过程中伽马射线会生产出大量正负电子并湮灭,伽马射线携带的能量被转化为液铅和铅蒸汽携带的极高热能,而后可以将液铅与铅蒸汽输入透平发电阵列使其做功,或是直接喷出舰体,用以实现高G机动。
只反射伽马射线是没法做到瞬时高加速的,我们多少还是要尊重一下齐奥尔科夫斯基公式,三体中的‘无工质’飞船显然没法做到前进四那么可怕的效果,除非大刘说的无工质飞船是聚变直喷,这应该是最符合大刘描述的引擎。
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关于强相互作用力材料的强度问题
以核结合能最高的材料铁-56举例
如果构成强相互作用力材料的力是原子核之间交换介子产生的核力,其能级将与核子结合能近似,铁-56的总结合能约为492 MeV。由于铁-56核中有56个核子,粗略地将总结合能平均分配到每个核子对上。每对质子和中子之间的结合能大约为8.8MeV,
假设撞击物为质子,只需8.8MeV的能量,也就是13.7%光速便能摧毁强相互作用力材料,使用更大的核子可以显著减少对速度的要求。(也就是说三体中人类星舰只需要踩死油门就能把水滴撞碎)
假设攻击物为高能光子,10^-16m波长的伽马激光具备12.4MeV能量,同样可以超出结合能摧毁强相互作用力材料,
如果构成强相互作用力材料的力是夸克之间交换胶子产生的核力,其能级将与胶子结合能近似,质子/中子绝大部分质量由量子色动力学结合能(QCD结合能,也称为胶子结合能)提供。
这明显与三体原文中水滴的设定不符,因为现实世界中所有物质质量的99%都由胶子核力构成,而水滴的质量是正常的10吨,显然采用的不是胶子核力。
当然,我们也可以计算胶子结合能强相互作用力材料的强度。
质子的总质量约为938.3 MeV/c²,而质子中三个价夸克(两个上夸克和一个下夸克)的静止质量总和约为9.4 MeV/c²。质子中所有胶子的比结合能大约为938.3 MeV - 9.4 MeV ≈ 928.9 MeV。粗略地将总结合能平均分配到每个胶子对上。每对胶子的结合能大约为309.6MeV。
假设撞击物为质子,需要以66.2%光速撞击便可使强相互作用力材料解体。假设撞击物为铁-56,仅需10.9%光速撞击即可。而阿米波段(10^-18m)的伽马激光具备1241MeV能量,同样可以使强相互作用力材料解体。
备注:以上的计算与证明思路无疑是十分粗糙的,顶多是稍微确定了一下数量级,至于强相互作用力材料到底有多硬,这真得看后人的智慧,至少我没头绪。
仅以我个人看来,不论是‘无工质飞船’还是‘强相互作用力材料’都没有大刘所描述的那么夸张。
我可不是说大刘写的不好,也没有说大刘写的不是硬科幻。
就像大刘说的:‘在科幻小说中找技术漏洞,那你是来对地方了’。
我的目的是纠正这种对技术认知不够深入的‘错误’,科幻小说无论是设定还是剧情都理应与时俱进,在小说后续的剧情中必定会出现强相互作用力材料被干碎的内容。如果不即使纠正这种观念,在评论区很可能会出现这种内容。
‘小说作者你强行干碎强相互作用力材料,肯定是想踩一脚《三体》来提作品逼格/战力水平,真恶心,退了退了。流汗黄豆’
虽然那帮‘硬科幻’爱好者经常在小圈子里揪住大刘的设定错误不放,借机疯狂拷打。例如行星发动机开机后会像敲开鸡蛋一样干碎地壳(大刘的计算错误,后来他发现了,但还是继续写),人类意识结构和量子有关(谣言,即使是微管内磷原子自旋相关效应没法证明这种神必的论断,这种想法完全是人类中心主义作祟)这并不影响大刘成为中国首屈一指的硬科幻作家,科幻小说首先是故事,其次是科幻设定。
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无尽级重型多任务巡洋舰
隶属方:联合国
本型设计前级:天弓级巡洋舰(泛亚)、神速级高速巡洋舰(联合国)、卡帕级重型巡洋舰(三联)、凛冽级多用途巡洋舰(欧联)
服役年限:60年
造价:8356.89亿有机元(包括研发费用)
建造日期:2217年8月14日
下水日期:2217年11月21日
服役日期:2218年1月14日
规划数:42艘
入役数:1艘(隶属舰队:联合国国际维和执法舰队)
建造中:29艘
分类:重型多任务巡洋舰
设计单位:
联合国深空机械设计总局
泛亚船舶重工集团第九〇一研究所
三联集团先进动力实验室
欧洲联邦空间技术综合体
承建单位:联合国海军集团南帆座造船厂
全长:7458.24米
宽:824.36米
高:752.80米
体积:38亿6千万立方米(3860000000m^3)
总质量:66亿2千万吨(6620000000t)
平均密度:每立方米1.8吨(1.8t/m^3)
动力来源:
1 x 56PW BHU-100w/3000辐射黑洞主机(欧联)
4 x 5PW QBU-2500CCOs辅助反应堆(三联)
超光速模式:曲速曲率/量子隧洞/高维跃迁
高维跃迁有效FTL速度【巡航速度】:六万倍光速(60000C)
舰体结构框架:注能激发式强相互作用力框架
框架材质:超物质
舰体装甲:注能激发式强相互作用力装甲与拓扑量子物理装甲
装甲材质:超合金
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被动雷达
【武仙座】红外焦平面凝视阵(联合国)
【描迹师】紫外高能过程截获阵(三联)
【透镜】激光干涉引力波监测雷达(泛亚)
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主动雷达
【赫拉克勒斯】多谱融合综合射频数字阵列(欧联)
【轻子】中微子束雷达(联合国)
【亘古】引力脉冲雷达(泛亚)
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可见巡天
【凝视】可见光巡天镜阵列(泛亚)
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舰载电子设备
【鬼声】集成式电子战模块(三联)
【灵视】环境感知与处理系统(三联)
【反射】自动战斗决断系统(泛亚)
【冰川】舰载超导量子计算服务器(欧联)
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舰载其他设备
【冻土】空间平滑超光速扰断系统(欧联)
【关节】CCOs脉冲姿态调节系统(欧联)
【月牙】折叠式舰载工程湾(泛亚)
【热力学】指向散热模组(联合国)
【虚饰】耀斑闪点虚假后效模块与激光蒸发伪装系统(三联)
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武器装备【标准任务包配置】
轴炮
【相际】FST超光速轴炮(联合国)
炮轨长度6500米
炮口宽度50米
倍径130
炮轨12对(24条)
常规模式
训练弹(铁)
杀伤弹(铀/钚)
高爆弹(钚+氘化锂-6)
执法弹(金/锇/铅/汞/钨)
常规模式发射质量:十吨~一百万吨
最大载弹量:一亿吨(100发最大质量常规弹)
奇异物质模式
单次发射一百万吨质量
安全发射次数300发
极限发射次数500发
炮轨总质量十亿吨
发射后奇异物质将在打击点形成一个喷流毁伤锥体(锥角可调),锥体高度是底面半径的2倍时,底面半径约494000公里(1.65光秒)高度约988000公里(3.29光秒)。
近防系统
16台【萤耀】重型核泵浦激光近防拦截系统(泛亚)
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反舰导弹
64枚P-1000【炽日鸢】跃迁反舰导弹(欧联)
32枚P-3000【凤凰羽】重型跃迁反舰导弹(欧联)
12枚P-5000【矢车菊】人工新星跃迁反舰导弹(欧联)
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防空导弹
1024枚SAM-300【萤火虫】蜂群式近程防空导弹(泛亚)
128枚9M14【栅栏】中程防空导弹(三联)
128枚9M33【刺棘】远程防空导弹(三联)
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曲速鱼雷
64枚MARK-244【绳镖】标准反舰鱼雷(三联)
64枚MARK-266【妖精】跃迁弹托助推鱼雷(三联)
12枚MARK-270【克洛诺斯】超重型奇点鱼雷(三联)
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舰载机
6架W-10【捕鲸手】反隐身舰载机(每架可搭载2枚捕鲸叉/1枚捕鲸枪)(欧联)
8架Pracht【荣光】轻型多用途舰载机(每架可搭载2枚天鹅舞/2枚波斯菊)(欧联)
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机载鱼雷
12枚MO1【捕鲸叉】中型反隐身自寻鱼雷(欧联)
6枚MO4【捕鲸枪】重型反隐身自寻鱼雷(欧联)
……
机载反舰导弹
32枚P-150【天鹅舞】机载反舰导弹(欧联)
32枚p-300【波斯菊】机载高速突防反舰导弹(欧联)
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机载反超光速设备
ZB4【冰川】超光速扰断发生器
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定向能武器(对地支援)
【红龙】通用核泵浦激光器(泛亚)
【光栅】联合多光谱激光阵列(联合国)
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粒子束武器(对地支援)
【柳叶刀】中性反粒子炮,抛射电中性反粒子(泛亚)
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动能武器(对地支援)
【迅捷剑】异步直线感应电磁速射炮(三联)
【阔剑】异步直线感应电磁霰射炮(三联)
【巨剑】异步直线感应电磁重炮(三联)
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战舰甲板
核心甲板【位于舰体中央靠后三分之一处】
+2维生甲板——舰载生态系统舱、维生系统舱
+1行政甲板——会议室、简报室、休息室、档案室、资料室、接待室
0中央甲板——综合舰桥、作战情报中心、舰载主机
-1生活甲板——居住舱,食堂、浴室、活动室、中央厨房
-2医疗甲板——舰载医疗舱、深空综合症安定舱、生物科学研究与制药舱
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登陆甲板【位于舰体底部】
辅助甲板——储物库、维修制造车间、整备与测试舱、工程舱
作战甲板——登陆舱、武器库、弹药库
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作业甲板【分布于舰体各处】
轮机甲板——辐射黑洞反应堆、质量注入加速器
引擎甲板——推进系统控制舱、曲速曲率发生器控制舱、量子隧洞发生器与全舰凝聚态谐振发生系统检修舱
工程甲板——折叠式舰载工程湾
轴炮甲板——轴炮系统维护舱、轴炮弹药舱、高维跃迁系统发生系统检修舱
飞行甲板——弹射系统维护舱、机库舱、飞行整备舱、捕获系统舱
观通甲板——通讯系统维护舱、观测系统维护舱
导水甲板——导弹舱、鱼雷舱
舰炮甲板——对地支援舰炮阵列检修舱、近程防御系统检修舱
姿态甲板——CCOs脉冲姿态调节系统维护舱
重力甲板——综合人工重力分配系统检修舱,重力子生成单元检修舱、引力护盾发生单元检修舱、空间平滑超光速扰断系统检修舱
护盾甲板——机动护盾搭载环检修舱,护盾生成单元检修舱
散热检修甲板——散热阵列检修舱
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超合金
【由多种物质元素以无位错嵌合形式堆叠的高熵合金,种类繁多,具有高强度、高硬度、高耐蚀、高稳定性、一次成型后难以再次加工等特性,部分添加重岛元素/超物质的超合金具有特殊的性质,即通过注入能量增幅核强力的方式提升材料强度或改变属性,或是具备拓扑量子物理特性】
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无位错嵌合
【在缺陷越少的情况下,材料的强度越接近其理论上的强度,无位错嵌合便代表其是一枚完美的无缺陷合金,其强度达到了理论最大值。化学键所构成的没有任何缺陷的理想单晶的极限值,强度极限384GPa,比强度极限130MPa(kg/m^3)杨氏模量3070GPa】
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高熵合金
【高熵合金(HEA)是通过混合相等或相对大比例的(通常)五种或更多元素而形成的合金。在合成这些物质之前,典型的金属合金由一种或两种主要成分和少量的其他元素组成。例如,向铁中添加其他元素以改善其性能,从而形成铁基合金,但通常比例相当低。在过往的概念中,若合金中加的金属种类越多,会使其材质脆化,但高熵合金和以往的合金不同,在含有多种金属的同时不会脆化。研究发现有些高熵合金的比强度比传统合金好很多,而且抗断裂能力、抗拉强度、抗腐蚀及抗氧化特性都比传统的合金要好。高熵合金一词是由台湾科学家叶均蔚创造,因为合金中的熵因为混合元素的增加而升高,其他研究人员也提出了一些替代名称,例如多组分合金、多元素合金】
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超物质
【一种可以在常规环境下稳定存在的强相互作用力材料,有些需要注入能量维持,有些则不需要,部分材料可以通过混入人工简并纤维的方式获得奇特的属性与高强度、超物质具备以下属性、零热、零热容量、零摩擦力、绝对的化学稳定性、无法腐蚀、无材料疲劳、无限的寿命、部分可以超透明、部分对辐射具有超强的抗穿透性、部分可以全反射、部分具有超通能力(可以看见且真实存在,但常规物质可以直接穿过去)】
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重岛元素
【全称-超重元素稳定岛元素,在核物理学中,稳定岛是一组预测的超重元素同位素,这些元素的半衰期可能比这些元素的已知同位素长得多。
据预测,它将在核素图表中显示为一个“岛”,与已知的稳定和长寿的原始放射性核素分开。它的理论存在归因于预测的质子和中子在超重质量区域中的“幻数”的稳定作用。关于稳定岛的确切位置,已经做出了几项预测,尽管通常认为它集中在哥白尼和氟钛同位素附近,位于预测的 N = 184 的闭合中子壳附近。这些模型强烈表明,封闭壳将赋予裂变和α衰变的进一步稳定性。
虽然预计这些影响在原子序数Z=114和N=184附近最大,但预计稳定性增加的区域将包含几个相邻元素,并且在较重的原子核周围也可能有额外的稳定性岛,这些岛是双重幻数(同时具有质子和中子的幻数)。对重岛元素半衰期的估计通常在几分钟或几天,一些则估计预测半衰期为数百万年】
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CCOs辅助反应堆
【以高能束流轰击CCOs颗粒(特殊的稳定奇异物质),通过安德烈耶夫反射成对生产反质子,将反质子导入燃烧室发生湮灭,再将产生的Pi+_介子在衰变前以近光速喷出】
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常用天文距离单位表
光秒LS
光分LM
1LM=60LS
天文单位AU【在2128年1AU因为深空航行的需要被重新定义为500光秒】
1AU=500LS
光年LY
秒差距PC
1PC=3.26LY