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a《家园：穿梭的菲斯基尔》著读者组（群号610859271），刺猬猫用户群体，北京100081，中华人民共和国
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摘要
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关键词
硬科幻，明日方舟，源石，粒子物理
1.引言
源石，作为上海鹰角网络科技有限公司在2019年5月于其作品《明日方舟》中首次提出的材料/生物，由于其在能源、材料合成、生物代谢、星球物理、通讯计算、内化宇宙等方面的独特作用，而受到二创学界的广泛关注。近年来，大地巡旅（鹰角网络.2023）哔哩哔哩（IOR公约.2022）（龙与世界树.2022）（东方之风武依貮.2022），刺猬猫（对小白型宝具.2021）等的研究者已经基于穿过叙事迭代结构从而到达本叙事层的信息，对源石做了一定的阐释。其中，鹰角网络提供了大量有关于源石的浅层情报，包括源石的形态、分布、应用以及部分矿石病相关信息。源石在泰拉世界的应用情况，源石在泰拉星球上的分布与发展现象，源石在泰拉生物的生理代谢与源石技艺中的作用已经有了较为丰富的设定。我们已经知道，源石是泰拉宇宙中的一种独特的高含能物质。其在泰拉星球的大气、岩石圈与水循环圈中均有分布，并深刻地影响泰拉星球的地质自然条件。源石同时深度参与绝大多数泰拉生物的生理代谢，改变了泰拉原生生物与殖民生物的形态。而泰拉生物可以通过与环境源石的某种交流，变更环境源石的形态与能量，实现源石技艺的释放。最后，源石也被改造为可储存数量惊人的信息，以至于支撑一个“内化宇宙”的信息空间。
然而，由于叙事层结构的限制，本叙事层对源石与四大基本作用力、源石与星球物理，源石在生物细胞层面的作用以及源石技艺的触发机制等方面存在很大的空白。人们尚无法就以下问题提出合适的阐释：为何源石中具有远超化学能的能量？源石在泰拉星球上的循环与扩张的具体过程是怎样的？源石技艺从生物电到宏观效应的触发机制该如何联系？源石是如何深度参与泰拉生物的代谢并引发矿石病的？多样的争论与设定上的空白为《明日方舟》二创学界带来了极大的挑战，众多作品被迫在此方面进行模糊处理。
在这篇设定中，作者们从源石的物理本质出发，阐释了源石类物质的物理实在，即奇异夸克团在泰拉宇宙常数下的一种平凡的存在形式。随后，作者们论证了源石类物质的产生，以及源石类物质表现出亲碳化学活性、高含能、多形态的物理化学机制。基于对源石实在本质的设定，作者们继续深入讨论了源石在泰拉星球地质环境中的作用、生物代谢中的作用、源石技艺的触发机制等现有设定的空白。本文可以为将来的《明日方舟》二创学界提供合适且体系自洽的参考。
2.源石类物质的物理本质
2.1源石类物质的发生
由于源石类物质（以下简称源石）承载着与原子、分子等常规物质截然不同的功能，体现出一般的强相互作用、电磁相互作用难以解释的现象，我们不能用常规的原子核-核外电子结构来解释它。源石必然是物质的一种不同存在形式。根据奥卡姆剃刀原理（威廉-奥卡姆.1350）的原则，我们使用尽可能已在本叙事层找到的物质存在形式与理论对其进行阐述。由于本叙事层较为“宏观”的物质已经被透彻地研究了，缺乏进一步设定阐释的空间，我们将视角下降到强子领域之下，研究胶子与夸克组成的物质形式是否存在与常见物质不同的可能性。在这个过程中，作者注意到一种被称为奇异夸克团（奇异物质）的夸克物质特例可能初步满足要求。
奇异物质是夸克物质的一种特例，由比例大致相等的上夸克、下夸克与奇夸克构成，并由胶子束缚链接。与质子，中子相似，这种夸克物质可以在零外部压力下稳定存在而不分解为其他粒子，因此可以存在于常温、常压的碳基生物生存环境中，而不是只能在粒子加速器中找到。然而，奇异物质并不是目前宇宙中主要物质的存在形式，也并未被具体确切地找到，因此存在适当的设定延伸空间。
因此，我们认为奇异物质是源石类物质的物理本质。并基于当前理论物理与核子物理的一些研究成果，对泰拉宇宙中奇异物质的罕见性、奇异物质的发生、奇异物质的存在形式做出阐释：
2.1.1原子物质的存在与转化
首先，我们要讨论目前宇宙中主流的物质存在形式，以及它们发生进一步转化的可能性。在这个过程中，也会涉及奇异物质为什么如此罕见。
宇宙大爆炸之初，高能量与高密度的夸克物质确实可能形成大量的奇异物质。但是根据一部分理论物理估计，宇宙中含有大量奇异物质的状态只存在了一秒，随后就因为宇宙膨胀稀释而分解了。随后，这个物质-能量体系迅速冷却为重子（如质子与中子）与介子、轻子（如电子，中性微子）。当然，还包括一些相互作用场激发效果的中介玻色子（胶子，光子，W/Z玻色子，希格斯粒子）。因此，在当今的现实宇宙中，奇异物质即使存在，也是非常罕见的。
如今，宇宙中可见的大量物质都以原子形式存在，它们可能衰变为其他形式，最终转变为奇异物质吗？我们因此首先讨论原子物质的衰变与转化。
理论上，让一个核外电子落入原子核可释放巨大的能量。然而在化学反应中，我们通常只能获得电子-原子核体系能量的皮毛：原子相互结合在一起时，外层电子能量的些微变化。化学反应能为每个电子转移提供的能量一般不超过数个电子伏特（单电子电荷乘上1伏特的能量，粒子物理的常用单位。），但让一个原子内层电子逸出、嵌入需要的能量却常常达到100至200keV。如果原子的外层电子落入原子核，原子会转变为其他物质形式，同时释放大量能量。这种从能量角度非常合理的事情，实际上却没有大量发生。
这是因为有多个机制阻止这一现象：首先，原子中由于电子波函数只有整数多个有意义的解，因此电子不能连续释放能量而坠落，而只能处于有限的状态。其次，由于粒子动量与位置的不确定性，电子靠近原子核将减少电子位置的有效区间，增大电子动量的取值范围，甚至需要给予一定的能量才能进一步压缩电子的运动范围。
那么，自然界有没有将原子中质子-电子体系的潜能全部释放出来的例子呢？有的，兄弟，有的。在白矮星的引力压力下，物质已经不再有原子结构。形成白矮星的过程已经释放了一部分质子-电子体系的能量，足以吹飞恒星的外层大气。但电子还未与质子发生明显的反应，转化为中子。这是由于单位空间中密集的电子遵循泡利不相容原理，不能占据这一空间中的相同位置与能量状态。电子要么在更小的体积内排列入更高的能级，要么在宽松的体积内排列在能量较小的状态上。（这还与受限粒子波函数解的态密度-空间体积关系有关。一般而言，空间越大，态密度越大，态与态之间的能量差异就越小，堆入等量粒子需要的能量就越少。）
这个体积-能量关系就表现为膨胀压，阻止物质进一步压缩到间距更小的状态。可能也是阻止质子-电子体系的捕获放能的最后一个能垒。不过，若是白矮星捕获了新物质，或者恒星本身过大，足够大的引力压力仍然可以克服上述的所有能垒，并使核外高速运动的电子被质子捕获，释放质子-电子系统携带的所有动能与电磁场能。
其结果可能是物质捕获释放的少量衰变能量大范围点燃碳氧白矮星的碳聚变，形成Ia超新星与一颗小中子星。也可能是巨大恒星内逐渐堆积的铁质白矮星内核达到自身引力坍缩临界，铁核心中发生质子电子捕获，释放巨大能量。此时恒星的外核、中层与表层被内核加热冲击，瞬间形成大量重元素，并炸毁恒星，形成Ib/c超新星与中子星。
以上事实说明，在常压下，物质可以以原子形式长期（但从无限的视角看，是暂时的）稳定存在，质子与电子间的电场能无法被释放。但引力引发的高压下，电子简并压的崩溃可以使物质的存在形式发生巨大变化，并释放大量由于量子化效应或其他能垒而原本无法释放的潜在电场能量。
2.1.2重子物质的存在与转化
更大的引力高压下，物质的存在形式就转变为中子星了。这是主要由纯粹的重子组合在一起的星体。这些物质可以进一步转化，成为理论中存在的奇异物质吗？宇宙大爆炸后，奇异物质只存在了短暂的时间；粒子加速器中，我们找到了奇异夸克，但它不能稳定存在。又是什么因素阻止了奇异物质的大量产生？
我们注意到当前的重子存在一个特性：质子与中子中所谓的“三个组成夸克”实际上只占其总质量的极小一部分（约1%）。其他质量主要来源于质子内部的强相互作用场束缚能（胶子传递强相互作用，也可不精确地称为胶子场能）、夸克相互绕转轨道角动量与虚夸克-反夸克对的能量。这意味着只有极少的能量以较为稳定的静粒子状态存在，而大多数都是不稳定的动态质量。在粒子加速器的撞击结果中，也包含极大量的动能。
我们推测，单个奇异夸克本身是不稳定的。奇异物质要稳定存在，就需要奇异夸克周围有较多的，稳定、密集的上、下夸克包围、胶合。然而在整个夸克物质+能量体系中，若动能与场能占据了较大的比例，那就算是偶然因为量子涨落形成了奇异夸克，周围也是一片混乱。此时短暂形成的奇异物质就会是不稳定的。因此，质子与中子就是在包含大量动能与强相互作用场能时，夸克物质能够稳定存在的局域稳定状态（不是全局最稳定状态）。
（注：我们可以想象盒子里装着一堆没有弹性碰撞损失，会相互吸引的积木。当积木高速弹跳碰撞，而且空间中甚至时不时还有新的积木产生、消失的时候，你是不能指望它们聚集成有一定排序的图案的！）
那么想要让这个体系稳定，自然需要释放动能与胶子场能。只不过，这些能量一般很难从重子内释放出来。通常仅在原子核的核反应中，我们能窥见这些能量的皮毛——原子核重子相互结合能的变化。又如质子的自发衰变，周期极为漫长，达到了1032年，但理论上是可能的。
不过，蕴含电子动能+静电场能的原子与蕴含夸克动能+胶子场能的重子有些相似：它们都是富含潜在能量的动态体系，但也都因为各种量子效应而无法在合理的时间内释放所有能量。我们通常只能获取原子能量的皮毛（化学反应能），或者原子核能量的皮毛（核能）。电子通常不会落入原子核，正如质子一般不会衰变。
既然高压下电子可以落入原子核，那么重子呢？这提示我们，在更高的压强下，原子核重子的存在形式也会被破坏，强子内部那些暂时稳定的胶子场能或许也会得到释放。
类似于电子简并压崩溃的现象也几乎被学界确定发生在中子星上，只不过这一次崩溃的是中子简并压。在更加致密的夸克星内部，由于中子简并压的崩溃，重子粒子间的界限失去意义，星体核心转变为由连续的夸克-胶子物质构成。该过程进一步提高了星体物质的密度，并使夸克简并压成为维持星体体积的主要动力（恐怕也是坍缩为黑洞前的最后一道阻力）。
夸克星形成之初，由于夸克星的夸克-胶子流体内仍然存在着大量动能与胶子场能，奇夸克不能与上、下夸克“结晶”为稳定的奇异物质。正如宇宙大爆炸之初和粒子加速器中的那样，这种奇异夸克物质“温度过高”，随时可能蒸发。幸好，夸克星的物质受到引力的强束缚压缩，这就与宇宙大爆炸之初的空间暴涨状态，以及粒子加速器中引力可以忽略不计的外部条件不一样了。
强引力环境打破了重子单粒子的界限，重子内含的动能与胶子场能将融入星体核心的夸克-胶子连续流体中。由于整个连续简并体系的空间尺度大幅增加（从一颗中子扩大为数千米），根据固体物理对态密度计算方法的推广，整个体系内的夸克态密度也就极大地提高，以至于体系内强相互作用场的能级之间的间隙大幅缩窄，可能打破阻止能量释放的某些量子效应。
原本，强相互作用的能量单位是较大的，与电磁相互作用不匹配，不能轻易转化为γ射线（只在核反应中转化少许）。但是现在，宽阔的强相互作用场能级间隙将会缩窄到与典型的电磁场能级匹配。体系内蕴含的夸克动能与胶子场能现在可以以电磁波的形式释放，而夸克-胶子连续流体就会发生冷却。
这个过程可能让重子内蕴含的动能与胶子场能释放，并使物质中蕴含的静质量比例增加，动质量比例降低。此时，偶然形成的奇异夸克周围的环境愈发稳定有序，它们有可能继续存在。
（注：想象一盒不怎么移动的积木，它们有可能拼接为一个像样的图案。）
2.1.3奇异物质的产生与积累
理论上，在逐渐冷却的夸克星内部，奇异夸克的存在也会让体系的能量更低。
我们根据上文的讨论得知，简并压实际上就是“引力压力迫使大量相同粒子占据小空间”与“小空间内的大量相同粒子不得不堆积在更高能级”之间的矛盾。因此我们可以发现一个高压下很可能出现的事实：
首先，我们假设夸克之间的相互作用很小，可以忽略。那么这些夸克（费米子的一种）可以被视为费米气体并用相关的方式探讨处理。其次，这个特定的小空间中已经堆积了许多下夸克，并且这些下夸克占据了这个空间中所有能量小于等于90.2 MeV的状态。
那么如果我们（或者说引力压力）还要往这个空间中添加一个4.8 MeV/c2质量的下夸克，就需要同时为其注入大于90.2MeV的能量。又由于能量与质量的统一性，这与往体系里添加一个具有95 MeV/c2质量的奇夸克实际上不再有本质区别。（因为奇夸克是新类型粒子，无需堆积到高能级）
因此，在极端高压环境下，奇夸克甚至可以无条件稳定存在于夸克物质体系中，而不会再继续分解为上下夸克物质了。（这也是宇宙大爆炸过程中奇异物质可能存在了一秒钟的解释。）但是它们会在低压下稳定存在吗？为了描述源石的特性，所需的奇异物质必须能在常压下不发生分解衰变。
因此我们继续推论，创作。随着夸克星及其内部夸克-胶子连续流体的冷却，整个星体的夸克-胶子流体内夸克动能与胶子场能将会逐渐释放减少。夸克的相对运动，以及空间中虚夸克-反夸克粒子对的产生预计会不断减少。在这种情况下，有可能产生物质的一种新状态——夸克-胶子凝聚态。简称夸克凝聚态。
我们这里提出这种物质的状态，是与目前人类能观测到的重子中的夸克-胶子“气体”状态相对的概念。同时，也是借鉴了原子物质的气液固三态来描述夸克-胶子体系的状态。
我们知道，物质的流体（等离子体、气体与液体）中的粒子高速运动，既没有固定的相对位置，也没有固定的连接模式。与之相似，在一般的重子中，大量的动质量提示我们其内部同样存在着类似于流体的现象。质子和中子就像是被强相互作用约束的夸克-胶子气泡和液滴。
然而，随着体系冷却，原子物质的固体中，粒子在固定位置附近振荡，没有明显的相对移动，而且有比较确定的排列方式。我们同样进行类比，如果这些夸克-胶子流体融合、扩大后冷却，那么这个连续的夸克-胶子体系内，夸克的相对运动将会大大减轻；胶子场的张力能量将会大幅减少；体系中能量涨落引发的虚粒子对也会减少。由此，实际存在的夸克之间可能可以形成类比于聚合物的相对稳定的结合关系，而不被相对运动以及量子涨落破坏。
此时，或许会出现在低压下仍然稳定的上夸克、下夸克、奇夸克有序组合。我们对夸克-胶子物质使用费米气体模型进行描述的前提亦有可能失效——费米气体要求费米子之间的相互作用非常小，与费米子自身能级相比可以忽略。
但现在不同了：冷却、并且强相互作用稳定（可能是冷却到夸克间的胶子链接不再不断地断裂、重构）的物态或许可以被称为夸克-胶子聚合物，并呈现出与如今的原子物质迥然不同的性质。
那么，更有序的夸克“晶体”可以形成吗？如果体系进一步冷却，体系内含有的夸克的味更多地转化为粲、奇、顶、底等大质量夸克，以至于夸克的物质波长短于他们之间的相对距离（比如质子的能量为938 MeV，而单个粲夸克就有1.27 GeV，顶夸克更是可达171.2 GeV。动量越大的粒子，其物质波的波长越小。），夸克之间甚至具有了相对固定的位置关系，那么或许就可以称为夸克-胶子晶体。
但很遗憾的是，目前的估算显示这不太可能。具有4.8 MeV以下动能的冷却的顶夸克的德布罗意波长与强相互作用的有效尺度比，实际上还是要大得多。由于物质粒子与能量在这一微小尺度下开始出现较为明显的相互转化，加之量子力学本身的不确定性原理，我们不太可能在这一尺度下得到什么有晶格般规则不变排列的物质存在形式。
所以，夸克星充分冷却后形成的稳定的奇异物质，应该是上、下、奇夸克以稍微有序的结构，通过比较稳定的胶子连接，形成的“聚合物”或者“玻璃态”。
2.1.4奇异物质的释放与沉积
既然奇异物质已经产生，那么接下来就要阐述奇异物质是如何从夸克星中释放出来，并进入泰拉恒星系的。
首先是奇异物质的释放。根据比较新的模拟研究（缪志强.2025），在夸克星的碰撞过程中，大量的物质会沿碰撞赤道面或转轴方向抛射。文献指出，这些抛射物完全可以是夸克星深层的“夸克团块”。而在抛射后，这些夸克团块会经历“蒸发”（质子或中子从团块中逃逸，类似水分子逃逸）和“吸收”（外界的质子和中子被捕获进入团块）。
其中蒸发的效率主要取决于夸克物质的结合能以及温度。与夸克星碰撞前的冷却程度相关，蒸发和吸收可能达到动态平衡，从而抑制净蒸发效率。而随着抛射物的膨胀冷却，最终蒸发和吸收的效率都降到极低，抛射物的组分逐渐冻结。
基于严谨的理论计算，研究人员发现，在广泛的参数范围内（主要涉及夸克物质的结合能以及抛射物温度和密度的演化路径），这些夸克团块无法有效蒸发成自由的中子和质子，而是以团块形态长时间保存下来。如此，含有奇夸克的团块可能从夸克星的碰撞事件中抛射到一般的宇宙环境，并参与其他恒星系的形成。
然而，夸克星的比例本身就较低，而两个夸克星的碰撞概率将更低。预计此类事件只会集中在星系的中心区域，具有高密度恒星的地方发生。同时，抛射物的速度可以达到几分之一光速，很可能无法稳定地沉积在气云中，并进入原恒星盘。（夸克团与其他物质的高速碰撞可能导致其自身分解。）
即便能够凑巧沉积，能够沉积入原恒星盘的奇异物质含量很可能并不高，不足以形成泰拉和塔卫二这样包含大量独特物质的环境。这就意味着，奇异物质还需要经过进一步的扩增，才能在岩质恒星中达到足够高的比例。
奇异物质的扩增，最可能发生在恒星中。当奇异物质沉积入原恒星盘，它们因此可以进入恒星与行星。由于奇异物质团自身携带的少量正电荷，它们不会在通常条件下与原子核接触，并发生进一步转化。但在恒星的核心，足以驱动聚变的高温高压可以让原子核克服静电斥力，碰撞奇异物质。
原子核中的重子在接触到奇异物质之后，可能由于强相互作用而被吸附在上面。可能由于高温挥发效应而以单个重子的形式脱除。由于我们已经推断并假设，奇异物质是夸克物质的一种更加稳定的形式，重子也可能发生衰变，释放大量能量，并被同化为奇异物质。
随着这个过程的进行，恒星不断地消耗聚变燃料，并在其核心积累越来越多的奇异物质。恒星核心中物质的平均聚变反应速率将会增加，并输出更多的能量，使恒星缓慢膨胀。由于已有大量的奇异物质积累，恒星因此不可能稳定在白矮星状态。
较轻的恒星可能会在逐渐增加的内核反应速度中吹散外层成分，耗尽所有重子燃料，并逐渐冷却，转化为一颗小尺寸奇异星。较重的恒星内核可能会在积累大量重元素后突然发生内核诱爆。由随机性启动的冲击波将会压缩波面的物质，使波面物质快速衰变，释放出更多能量，产生一次类似于氦闪，但剧烈得多的解体。
通过以上的过程，大量的奇异物质可以被抛散到星云中，并进入下一轮恒星系的形成。此时，形成的岩质行星内可以含有大量的奇异物质，并与常规的原子物质结合，形成各类独特的物质。这可能就是泰拉、塔卫二上存在诸多奇特材料的原因。
综合以上的所有因素，包括奇异星的形成，奇异星的充分冷却，奇异星的碰撞，碰撞后相对论性速度物质的偶然沉积，奇异物质在新的恒星中的扩增和二次释放，第三代恒星的再次生成等等项目的耗时和几率，我们的宇宙可能还没有到达奇异物质丰富的时代。
在当下，奇异物质可能只是比较集中地分布在星系中心区附近的狭窄范围，而并未扩展到旋臂的边缘。因此，我们无法在地球上找到奇异物质存在的踪迹，或许只是因为地球附近没有恰到好处的奇异星碰撞事件。
以及，由此我们可以做一个隐含的推论：泰拉围绕的恒星同样是类似于太阳的第三代恒星。然而，由于这颗恒星内部含有大量的奇异物质，它的聚变反应速度将会与其自重不成比例地高。因此，一颗原本是红矮星的小型恒星将很快地升温到释放出相当于黄矮星甚至更高质量恒星的光，并且寿命演化也会更快。目前，泰拉处于宜居的状态，但很可能在数百万年后就转化为一颗炎热星球。