死星背后的科学：如何摧毁一颗地球大小的行星
初版《星球大战》（Star Wars）为我们贡献了电影史上最具代表性的场景之一：银河帝国（Galactic Empire）把莱娅公主（Princess Leia）劫持到她的母星奥尔德兰（Alderaan），威胁用“超级激光炮”摧毁这颗星球，除非她供出起义军基地的位置。莱娅公主谎报了一个地点，然后银河帝国依旧下达了开火指令，只用一击就摧毁了一颗地球大小的行星。 虽然这个情节很好地展示了银河帝国的残暴无道，但从现实来看，仅发射一道激光——即便是超级激光——不大可能造成那种程度的破坏效果。但是，如果我们想要用一道激光在数秒之内摧毁一颗地球大小的行星，并仍然留有足够的能量能将星球的碎片以极高的速度炸射到宇宙空间里，物理定律为我们提供了一套不可思议的解决方案。首先，让我们来看看那将需要多少能量。 地球是一颗极其庞大的天体，总质量达到了6×10^24公斤。把星球上的一切凝聚在一起的重力作用堪称极其庞大，如果我们想要从字面意义上摧毁这颗行星，我们不仅需要克服那股力量，而且需要以正确的方式把足够的能量传导到地球，以克服凝聚星球的重力。顺便说一句，要将地球彻底打碎，我们必须要具备的那股能量是2.24×10^32焦耳，或者写成224,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000焦耳。地球上创造的最强大激光武器只能释放兆焦（即10^6焦耳）级别的能量，因此死星的超级激光可能根本就不是激光，而是利用了一种物理反应，它也存在于我们太阳系能量最高的天体之上，即太阳。 太阳的能量要高得多，其向外辐射的能量功率为3.8×10^26瓦特。这意味着，我们需要收集太阳在一个星期内辐射的所有能量，并想方设法把它转化成用来分解地球物质原子和分子的能量。不过，太阳能量的秘密对制造死星这样的末日武器来说是非常关键的。我们知道，太阳燃烧的能量源于把物质转化成能量，即爱因斯坦的E=mc^ 2。通过把氢聚合成氦，每个氢原子大约有0.7%的质量被转化为纯能量，这个过程在太阳内部每秒钟能够把4,300,000吨的物质转化成纯能量。尽管如此，依靠核聚变反应摧毁行星也是行不通的，你可能已经猜到，看看太阳的个头就知道了。当你试图一下子释放如此多的能量时，它会造成巨大的加热和扩张。因此，如果你试图在死星上启动聚变反应，那么它在任何给定时间包含的能量需要比太阳多100万倍。那是一个糟糕的主意，如果你愚蠢地以这种方式建造死星，你将不需要X翼战斗机（或千年隼号）去炸毁它，死星自己就会炸掉。 不过，还有一个非常非常好的想法，它甚至比核聚变还要高效：利用物质本身的特性。我们知道，一颗行星的核心是极其致密的，其中挤满了物质：也就是E=mc^2公式中的m。如果我们能够找到办法让那些物质自发性地转化成纯能量——即便那些物质只有2.5万亿吨——那将释放出足够摧毁整个行星的能量，正是我们希望实现的效果。对我们来说幸运的是，把那些物质转化成纯能量的确有一个简单的方法：用相同数量的反物质与之对撞，就能通过E=mc^2把两者的质量都转换成能量。 不用在死星上存储能量，也不用创造出射向目标星球的能量，你可以创造或者携带自己需要用到的反物质。如果摧毁一颗行星需要将其核心2.5万亿吨的物质转换成能量，那么你只需要提供一半的反物质就够了，把它运送到行星核心，然后让两者对撞就成了。1.25万亿吨的质量看起来可能很多，但在现实中，一颗中等个头的小行星就具备如此多的质量。在上图所展示的小行星中，5535 Annefrank拥有最接近我们需要的质量，它的长宽高都只有几公里。如果我们能够制造（和保存）像这样的反物质“块”，然后带上死星，为其开拓一条通往行星核心的通道（激光武器倒是可以做到这一点），让反物质与之对撞，那将成为摧毁地球、奥尔德兰或者任何行星的完美方法。在技术上，这种方法甚至已非不可能。我们已经在实验室中创造出了反物质原子，即通过反质子代替原子核，让正电子取代电子的位置。如果我们能够在原子晶格中把这些反原子束缚在一起——无论是作为金属（反）氢还是自动结合的较重反原子（在其中添加一些反碳原子，你就能得到反钻石了！）——那你要做的就是把它隔绝在真空环境当中，然后就可以把它运送到任何地方了。死星可能是作为帝国主义、军事实力以及横行霸道的象征出现的，但得益于我们对物理学的理解，它其实只是一个可以变成现实的疯狂科学理论。其中的科学力量真的掌握着摧毁一整颗星球的秘密，如果我们选择让它那样做的话。
頁:
[1]