第18章,簡并態材料

看到這里，秦毅知道，曲速引擎的理論研究沒有任何的問題，接下來就是最關鍵的材料問題了。

曲速引擎的三大難關，一個是理論研究，這個是最基礎的東西，因為理論決定了方向和高度，科學越是往候發展，理論就越重要，沒有理論的支撐，很多東西都是沒有辦法再繼續研究下去。

第二個便是能源問題，曲速引擎說簡單它的原理其實也非常簡單，無非就是利用強大的能量讓空間產生共振，從而折疊空間，再然后利用強大的能量直接打開空間，形成空間蟲洞，通過空間蟲洞直接快速跨越遙遠的距離。

這到底需要多大的能量才能夠讓空間產生共振，產生折疊，打開空間蟲洞，用腳趾頭都知道，這其中需要的能量會是何等的龐大，沒有強大的能量絕對是無法支撐起曲速引擎的。

不過還好的是早就已經將可控核聚變技術研究出來，理論上來說可控核聚變產生的能量是僅次于反物質湮滅時產生的能量，這是恒星能量的源泉，足以滿足曲速引擎的強大能量需求。

第三個問題就是材料問題，二代反重力發動機對材料就已經極其的苛刻了，這曲速引擎需要的材料，它就絕對不是一般的材料，必須是理論上的簡并態材料。

簡并態材料又叫簡并態物質是一種高密度的物質狀態，簡并態物質的壓力主要來源于泡利不相容原理，叫做簡并壓力。

也就是這簡并態材料，它是需要從原子角度去打造的一種材料。

科學技術的發展，使得人們是有可能在原子尺度上人工合成材料，例如，原子團簇、團簇材料、線性鏈、多層異質結構、超薄膜等，這些材料的特征是維數低，對稱性減小，幾何特征顯著。

但也僅僅是有可能，真是實際操作起來的時候，很難真正意義上的說從原子的角度去打造自己所需要的材料，原子的單位實在是太小了，現在的科學技術頂多就只能做到納米級別，而原子比納米還要小的多。

首先我們要先了解下他們的大小，納米的英文為nanometer，縮寫為nano，納米是長度單位的一種，1納米是1米的十億分之一，記作nm。

1納米等于10個氫原子一個挨著一個排成一列的長度，因為每一種原子的直徑大小都是不一樣的，所以1納米可能等于幾十個其他元素原子的排列的長度。

20納米差不多相當于1根頭發絲的三千分之一。

而我們通常所說的納米技術，是指在納米尺度（100納米到0.1納米）的范圍內研究物質所具有的特異現象和特異功能，通過直接操作和安排原子、分子來創造新物質材料的技術。

而納米技術的出現首先得益于能夠放大千萬倍的掃描隧道顯微鏡（STM）的發明，掃描隧道顯微鏡的發明使得科學家們能夠在納米角度去觀察這微觀的世界。

從20世紀90年代初起，納米科技就得到了迅猛的發展，像納米電子學，納米材料學，納米機械學，納米生物學等等新學科不斷涌現，納米科技是科學家們預言的未來改變人類歷史的九大科學之一。

而事實上，當今的科學家雖然能夠通過STM技術去觀察原子層面的信息，并且對原子排列結構進行一定的影響。

比如1990年的4月，北美地區IBM的兩位科學家在用STM觀測金屬鎳表面的氙原子時，由探針和氙原子的運動受到啟示，嘗試用STM針尖移動吸附在金屬鎳上面的氙原子，將35個氙原子在鎳的表面排列出5原子高度的“IBM”的結構。

而華夏地區科學院的科學家們也利用納米技術，在石墨的表面通過搬遷碳原子的繪制出世界上最小的華夏地區地圖，只有不到10納米的大小。

而此后科學家們對于移動各種原子擺出各種圖案樂此不彼，硅原子、硫原子、鐵原子，一氧化碳分子、鐵基分子……

從這里我們就可以知道，科學家們目前能夠實現的就是稍微的移動一些原子，在物體的表面擺出各種圖案，并不能真正意義的上對原子結構進行立體的打造和構建，同時更沒辦法大規模的、快速的去在原子角度打造新材料。

但是即便是這樣，只能很簡單的移動一些原子，在表面進行一些原子排列的構造，科學家們也制造出了如今各種紛繁復雜的納米材料，比如在銅的表面對銅原子的結構進行人為的排列，也能讓銅的強度增加5倍。

我們都知道金剛石也就是鉆石和石墨、焦炭，他們構成的原子其實都是一樣的，那就是碳原子，但是這些材料的性質卻相差的天差地遠，單單就硬度而言，金剛石是自然界最硬的材料，而石墨和焦炭的硬度就非常低了。

而造成這種差異的原因就是碳原子的結構，金剛石的原子結構每個碳原子都以SP3雜化軌道與另外4個碳原子形成共價鍵，構成正四面體。

由于金剛石中的CC鍵很強，所以金剛石硬度大，熔點極高；又因為所有的價電子都被限制在共價鍵區域，沒有自由電子，所以金剛石不導電。

在石墨結構中，同層的碳原子以sp2雜化形成共價鍵，每一個碳原子以三個共價鍵與另外三個原子相連。六個碳原子在同一個平面上形成了正六連連形的環，伸展成片層結構。

這里CC鍵的鍵長皆為142pm，這正好屬于原子晶體的鍵長范圍，因此對于同一層來說，它是原子晶體。

在同一平面的碳原子還各剩下一個p軌道，它們相互重疊，電子比較自由，相當于金屬中的自由電子，所以石墨能導熱和導電，這正是金屬晶體特征。

簡單通俗易懂的來說就是金剛石的碳原子結構是立體的，所有的碳原子互相直接構成正四面體，是立體形式的結構。

石墨的結構是碳原子在同一平面上形成正六邊形的環，形成片層的結構，也就是一層層的碳原子，但層與層之間的碳原子之間是沒有連接的，這是平面式的結構。

一個立體正四面體結構，一個平面正六邊形結構，造成了金剛石和石墨兩者之間的材料性質天差地遠，其價值也是云泥之別。

金剛石的售價是按克拉來計算，石墨的價格是按噸來計算，價值相差何止億萬倍！

想要研究出用于曲速引擎使用的材料，就是要從原子立體的角度去構建材料，化腐朽為神奇，比如將鐵的原子角度也像金剛石一樣，變成正四面體的立體結構，那么會得出什么樣的材料？

這一項科學技術也是目前星漢材料科學家們最熱衷于研究的技術，各種各樣強大的新材料也是層出不窮，只是至今科學家們也僅僅只是能夠在表明移動少數一些原子形成一個平面上的原子層，沒有辦法真正進行立體上的原子構造。

現在前面兩個條件都已經成熟，距離曲速引擎走向現實，就差最后一步，那就是研究出能夠支持起曲速引擎的強大簡并態材料。

一旦簡并態材料能夠研究出來，將曲速引擎制造出來，那宇宙星空雖然光芒浩瀚，它也不能再阻擋炎黃子孫前進的腳步。

很快，在劉培強的陪同下，秦毅就來到了星漢國家材料科學研究院，找到了研究院的負責人任青，任青是星河科技集團時代的老人了，也最早加入星河科技集團的材料科學家。

此時的任青和秦毅一樣，都已經是70多歲的人了，不過和以前一樣，歲月沒有在她的身上留上任何的痕跡，她依然非常的漂亮、美麗。

這一切自然是因為基因優化液的作用，她注射基因優化液的時間比較早，效果自然是非常好，70多歲看起來就和20多歲一樣。

但是到了她這個年紀的科學家，如果按照地球上的標準來說，正是科學家一生中最巔峰的時刻。

沒有基因優化液的話，一個人的平均壽命是80歲左右，前面的30年基本上都是在學習的階段，接著還要花十多年的時候在科學的道路上進行摸索、積累，到40多歲接近50歲左右的年齡才是最巔峰的階段。

有經驗、有積累、有基礎，人的精力也還能非常充沛，大腦思維敏捷活躍，身體好，能夠長期作戰，而一旦過了這個年齡階段，不管是身體也好、大腦也好，都會出現大幅度的滑坡，那個時候科學家的價值就大大的縮水了。

注射了基因優化液，基因得到了優化，不僅僅壽命變的更加漫長，更重要的還是能夠開發大腦、強壯身體，擁有一個強大的身體和聰慧的大腦。

擁有漫長的壽命，身體又非常的健康，這意味著激射了基因優化液之后，他們的黃金期可能是幾百年、幾千年，甚至還可以更久。

這對于推動科學技術的發展是有著非常重要的意義，大家想一想，如果像愛因斯坦這樣的優秀科學家能夠活個幾百歲、幾千歲，那人類的科技水平會上升到什么程度呢，誰都不好說。

但是有一點是可以確定的，人均壽命的大幅度提升，對于推動科技和文明的進步是有著非凡的意義。

在地球上，越是發達的國家和地區，人均壽命就越長，反之也是一樣，因為知識的積累和傳承，它是需要一個時間和過程的，科技越往上發展，它的廣度和深度就越大，需要學習的就越多，而壽命將會成為一個最為重要的制約因素。

星際工業時代 第18章,簡并態材料