“那是什么星?那是死星。它是用来干什么的?它会带来死亡。它会带来死亡,伙计。别挡我的路!”——艾迪·伊扎德
这是一个在电影中最具标志性的场景:邪恶的银河帝国将俘获的公主带到了她的家乡“奥德兰行星”——一个与地球没什么不同的世界,并威胁她,说如果她不供出叛军基地的位置,就会把行星摧毁。心碎的公主出于对事业的忠诚说了谎,供出了一个不存在的地名。但是他们还是在她的抗议声中,下令开了火。
请注意这些细节:
一个体积和月球相当的作战空间站,其核心拥有神秘的不明能源,能够“充电”并开火,以一束类似激光的射线,攻击体积与地球相似的行星,
能够将行星彻底摧毁。
事实上,死星不仅能够用武力将奥德兰炸毁,它还可以在几秒钟内就完成这个过程,并把这个行星的碎片,以一种令人难以致信的速度抛射到星际空间中。
你们自己看吧!
那么从物理学的观点来看,需要多少能量/能源,才能导致这种毁灭,这在物理学上有多大的可能性?
我们可以以地球为例。首先要思考的,是什么样的力量将其结合在了一起。
就象奥比-旺所说的,“它围绕着我们,并能将我们穿透;是它把银河系结合在一起。”但是将地球结合在一起的,并不是《星球大战》里那种遍及宇宙的神秘原力,而是引力。将我们这颗行星结合在一起的引力能量,也就是如果我们要把地球炸掉所需的能量总和,至少是 2.24 × 10^32 焦,把所有的零排出来,那就是 224,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 焦!
与之相比,太阳的总能量输出,也“只不过”是 3.8 × 10^26 瓦。
把太阳一整个星期的总能量输出,在几秒钟之内传递至整个行星,才能引发那种连锁反应!
不知道你们是否还记得像太阳这样的恒星内部正在发生的事:氢通过核聚变反应结合成更重的同位素和元素,最终产生氦。在太阳内部,每秒钟就有 43 亿千克的物质被转换成纯能量,这就是太阳能量输出的源头。然后让我们来想像“死星”究竟做了些什么,尽可能地使用最为有效的方式。
我们可以简单地认为死星是向行星发射了一束光线(如激光),所需的能量全部需要由它自身来产生。那这几乎不可能产生什么灾难性后果,因为:如果一个固态的物质结构,即使有我们的月球那么大,想要在几秒之内生成这么多能量(2.24 × 10^32 焦),并在同一个方向上释放出去,会使这个质量与月球相当的天体,在相反的方向上从静止不动加速到 78 km/s,而这在“死星”身上显然没有发生。
事实上,死星并没有出现明显的后退迹象!而这,还没有将如何管理这些强大能量的因素考虑进去,这些能量会使周围的一切变热(通过简单的热传导),几乎可以肯定会熔解死星内部的管道。不过还有另外一种方法,可以导致这种行星级的毁灭,这种方法基于一个简单而无可置疑的事实:莱娅公主是由物质构成的,而不是反物质。
既然她是由物质构成的,而且是在奥德兰行星上长大的,那我们就可以假定奥德兰也是由物质构成的,这就意味着如果死星向奥德兰发射的是纯反物质,那就只需要总能量的一半即可,因为目标(奥德兰)提供了另一半。
如果是这样的话,最少“只需” 1.24 万亿吨的反物质,便可以将这个行星炸毁。作为“宏伟计划”的一部分,这不算太多。
这里列出的,是一些我们太阳系内已知较大的小行星和彗星彗核;1.24 万亿吨只相当于小行星 5535 Annefrank 的质量。这个小行星位于图中,是一个较小的小行星,比 Dactyl 大,但比 Ida 小,密度要高于 Halley 或 Tempel 这类彗星的彗核。
事实上,如果我们将 5535 Annefrank 与地球,这个与奥德兰大小相似的行星相比,它看起来只是 Ida 的十分之一。
换句话说,一个在理论上能够摧毁整个行星的“反物质”小行星,在上图中看起来还不到一个像素!
生成这一点点反物质,并将它发射到行星上去,还真的不是完全不可能的!但是在“死星”这么大的物体内部如何储藏这么多反物质会是个难题,因为:就像物质要通过电磁力结合在一起一样,使反物质聚集在一起,也需要通过同样的方式。
我们已经能够生产中性的反物质,并成功地储存足够长的时间:并非皮秒、微秒或毫秒级,而是足够长的时间,直到我们不小心让其接触了普通物质,使其在瞬间湮灭。
对于一个高度发达的,擅长超光速推进术的技术文明而言,利用不适宜生存恒星的能量来生产中性反物质,并非不合理。我们在地球上所做的一切都是利用粒子加速器,这是一种相对简单的方法:高能质子束在对撞时,就会产生三个质子和一个反质子。这个反质子可以和一个正电子结合,产生中性的反氢原子。你也许希望能够产生像岩石、晶体这样基于硅或碳元素的结构,但是在合适的条件下,氢也会形成晶状结构。
在木星和土星这样的气体巨行星内部,拥有极厚的氢大气层,它们会向下延伸数万千米。地球大气层的气压大约是 10 万帕(1 帕相当于 1 N/m^2),如果气压达到约 10 个吉帕(1 亿帕),氢会进入一个金属化的阶段。而在气体巨行星的内部,这是毫无疑问的。
如果我们可以使物质达到这种状态,那么氢就会变成金属导体,这也就是木星之所以会存在一个强大磁场的原因。所有的物理定律都显示,如果物质有这种表现,如果氢原子能够达到这种状态,那么在反物质身上,在反氢原子身上,也是一样。
所以假如你想毁灭一个像奥德兰那样的行星(地球 ),你只需要有一万亿吨以上的金属反氢,并把它们传递到这个行星的表面。它一旦到达行星表面,将毫无困难地钻出一个洞,直达密度最高的地心。
正物质和反物质的湮灭遵照的是 E=mc^2 方程式,湮灭产生的是纯能量。所需的反物质并不太多,只要能量能够大于将行星结合起来的引力能,其结果就必然是世界末日!
毁灭整个行星,只需少量的反物质:行星质量的 0.00000002% 即可。如果有一颗由反物质组成的恒星——不需太大,只要如常见的 A 级恒星,如织女星那样大,就能毁灭整个银河系。
想想这些,我们就会感叹,物质在和反物质的较量中胜出是一件多么幸运的事,因此宇宙中不会有由反物质构成的星舰、行星、恒星和星系。宇宙解体的实际方式,是缓慢而渐进的,但也是绰绰有余的。
转自:星空天文网
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