问题

拿一把一原子核厚度的刀砍人手臂或头部会否有伤害?

回答
用一把只有一个原子核厚度的刀去砍人,听起来就像科幻小说里的情节,但如果我们真的去推敲一下,这件事的实际影响,可能会和我们想象的有点不一样。

首先,我们得先明白,“一个原子核厚度”这个概念有多么的微小。原子核本身就是构成原子中心的部分,里面包含了质子和中子。即使是最轻的元素,比如氢,它的原子核(一个质子)直径也不过是约1.7飞米(1.7 x 10^15 米)。更重一些的元素,比如铀,原子核的直径也不过才十几飞米。而人类的头发丝,直径大概在几十微米到一百微米之间,也就是说,头发丝的厚度是原子核直径的几千万倍到几亿倍。

所以,一把“原子核厚度的刀”,其宽度简直是难以想象的微小。

如果我们真的能制造出这样一把刀,并且用它去砍人:

1. 穿透的可能性:

对于人体组织来说,皮肤、肌肉、骨骼等等,它们都是由大量的原子和分子组成的复杂结构。这些结构中,原子之间的距离,以及原子内部电子云的分布,都比原子核本身要大得多。

当这样一把“超薄刀刃”接触到人体组织时,它并不会像一把普通刀那样遇到阻力然后被“劈开”或“切断”。由于它的厚度远远小于构成人体组织的原子或分子之间的平均距离,它更可能的情况是,直接“滑过”或“穿透”这些原子之间的空隙,而不会真正地将任何一个原子劈开。

你可以想象一下,如果你要穿过一堵砖墙,用一把比砖块缝隙还要细得多的针去戳,你更有可能找到缝隙穿过去,而不是把砖头给弄碎。同样,这把原子核厚度的刀刃,很可能就是在原子层面上的缝隙中穿梭。

2. 造成的“伤害”:

那么,它真的就一点伤害都没有吗?这可能也未必。

物理上的扰动: 即使刀刃是原子核厚度,它在“穿过”原子时,也必然会对周围的电子云产生巨大的扰动。想象一下,一个极小的、携带某种“势能”的点状物体,以极高的速度或压力穿过一个由许多带电粒子组成的结构。这个过程可能会释放出能量,导致周围的原子或分子被电离(失去电子),或者被激发到更高的能量状态,然后释放出光或其他形式的能量。
化学反应的可能性: 这种极端的扰动,理论上可能会引发一些微小的化学反应,尤其是在分子层面。不过,这种反应的规模和类型,我们很难预测,因为这是在极端尺度下发生的。
能量传递: 如果这把刀刃携带了巨大的动能,即使它是在原子层面穿透,这些动能也需要在一个地方释放出来。如果刀刃在穿过人体后停止了,或者被阻挡了,那么它携带的能量就会以某种形式传递给周围的组织,比如加热、产生冲击波等。但由于刀刃本身极小,并且是在原子间隙中穿梭,这种能量的集中度可能会非常高,但同时作用的范围也可能非常小。

3. 实用性与概念的局限:

说实话,制造一把能稳定保持“原子核厚度”且足够坚硬的刀刃,本身就是一个巨大的工程挑战,甚至在目前的物理学和材料学认知下是难以实现的。即便是最坚硬的钻石,其结构也是由碳原子组成的晶格,你很难想象如何把一堆原子核变成一个可以切割的“刀刃”。

而且,“砍”这个动作本身就包含了一个过程,而不是一个瞬间的静止接触。在砍的过程中,刀刃会产生移动。如果刀刃在原子层面穿透,它所能触及和扰动的原子数量会非常有限。

总结一下:

从理论上讲,一把纯粹意义上的原子核厚度的刀,在砍向人体时,不太可能像我们日常理解的那样造成“切割伤”,即断开组织纤维、血管或神经。它的尺度太小了,很可能在原子间隙中穿梭而过,对宏观的组织结构没有直接的破坏。

然而,它也并非完全没有影响。在微观尺度上,它可能会对周围的原子和分子产生剧烈的扰动,理论上可能引发电离、激发,甚至微小的化学反应。如果它携带动能,能量的释放也可能在极小的范围内造成某种形式的“热效应”或“冲击效应”。

但考虑到人类身体的复杂性和原子间的相对“空旷”,这种由一个原子核厚度的刀刃造成的宏观“伤害”或者说可被感知的“痛苦”,可能非常非常微弱,甚至不如我们用手掌拍打一下物体时对微观结构造成的扰动更大。更像是用一根比头发丝缝隙还要细无数倍的针去拨动了原子,效果难以量化,更谈不上“砍伤”。

所以,与其说是“砍伤”,不如说是对微观世界的一种“扰动”或“穿梭”,而这种扰动对一个宏观的生命体来说,其感知到的伤害程度,可能会非常非常有限,几乎可以忽略不计。这更像是一个有趣的物理学思想实验,而不是一个实际的伤害场景。

网友意见

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首先….我们需要找到一把这样的刀子…

看过《三体》的同学大家肯定都知道,审判者号被纳米线切割得七零八落。但是那个纳米是指材料是纳米材料,只是强度非常高罢了,即使是做的非常细(远远大于原子级别)也能不被随便扯断。为什么需要高强度呢?任何固体在变薄之后都会变得更脆弱,在刀子达到原子级别的时候,侧面肯定是完全不能受压了,而且随便一使劲,这刀子可能就会弯曲折叠….总之,原子级别的东西实际上非常脆弱…根本无法用来砍人…

好吧,就算我们真的找到了一个强度无限大的神秘材料,制作成了一个厚度为若干个原子却不会弯曲的平面用来切割,这把刀在空气和物体中得被各种各样的原子分子轰击却岿然不动,而且物理学家也有神秘的未来科技去操作它运动…用它把一块金属一刀两断…这个金属原子只能和这个神秘材料有很弱的相互作用,这样才能保证神秘材料不会粘进金属。这时候两侧金属原子的吸引如果再被这个材料屏蔽,那就可以毫不费力地分离金属的两部分…

那么这么好的神秘材料去哪里找…至少目前来说,这种材料对人类来说是完全无法想象的。

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人体组织我不太了解,但一个原子层厚的刀片切到金属中肯定啥事没有。

因为金属中这种一个原子层厚度的“刀刃”实在是太多了,我们还给它专门起了个名字,叫刃位错(edge dislocation):

你看中间那层原子,是不是像一个刀刃一样,插在其他其他原子层中间?

这把“刀”可不是人为插进去的。实际上,金属在变形过程中会自发的产生很多这样的“刀刃”,:

上面这种垂直“刀面”横向的移动叫做滑移,金属在受到超过弹性极限的力,就会发生这种滑移,从而产生不可逆的变形。而沿着“刀面”上下移动的方式叫做攀移,往往是高温蠕变的罪魁祸首:

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