"WHAT IF"— 02：光速之球

原著：(美) Randall Munroe

編譯：二帆的二十二歲

(請勿用于商業(yè)用途,本人不承擔(dān)任何可能帶來的法律責(zé)任)

——如果你試圖去擊中一顆，快得達(dá)到90%光速的棒球（星矢玻淑，這球是你發(fā)的嗎？）魂挂，將會(huì)發(fā)生什么有趣的事呢考婴？

（本期問題提出者：Ellen McManis）

動(dòng)漫及影視作品中，常常看到有主角神情緊張能岩，深吸一口氣，然后大喊一聲：光速/超音速/之XX萧福！(一般是各種球...) 鏡頭一轉(zhuǎn)拉鹃，反派們大多是一臉癡呆樣，傻傻地看著該物體(為了形容其高速鲫忍，通常被描畫成線條化的橢圓形...)以慢鏡頭的方式緩緩靠近膏燕，然后在對自己反應(yīng)遲鈍的悲嘆中，被打得七葷八素悟民，黯然退場坝辫。

可假若現(xiàn)實(shí)中真的有人能夠投出接近光速的球（相對論理論：沒有物體能達(dá)到光速，只能是無限接近）射亏，那么這些出現(xiàn)在電視動(dòng)漫里的情節(jié)近忙，是否還能經(jīng)得起物理規(guī)則的考驗(yàn)?zāi)兀?/p>

Part 0: 怎么看也不科學(xué)的“科學(xué)假設(shè)”：

從上集“全球風(fēng)暴”里幸存(不知道發(fā)生啥的請看“01全球風(fēng)暴”)的王小明同學(xué)，這期打算去棒球公園玩耍一番鸦泳，好好放松一下银锻，并且這次他很幸運(yùn)的找到了專業(yè)投球手—星矢。

為了保證推理的嚴(yán)謹(jǐn)性做鹰，首先我們假設(shè)此球的加速過程击纬，完全由“女神之力”來完成。即在星矢同學(xué)從準(zhǔn)備投球钾麸，一直到球離開他手掌之前的這段時(shí)間內(nèi)更振，此球仍保持著正常的速度。但就在球剛剛脫離他手掌的一剎那饭尝，球本身的“小宇宙”被雅典娜全力激發(fā)肯腕，“biu~”的一下速度就變成了0.9倍光速。

而我們的一切結(jié)果钥平，都是從"此球剛剛獲得0.9倍光速"這個(gè)時(shí)間點(diǎn)開始实撒，所分析獲得的。

(這設(shè)定聽上去果然嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)極了......)

Part 1:

對于擊球手王小明而言，這一瞬間仿佛永恒知态。

太多的事情發(fā)生在他眼前捷兰，而每一件事對于他而言都是一個(gè) Bad Ending...不過萬幸的是，由于事情發(fā)生的太快负敏，王小明甚至完全反應(yīng)不過來到底發(fā)生了什么...

好了贡茅，現(xiàn)在讓我們攤開專業(yè)物理書，放上非著名擊球手王小明的遺像其做，核試驗(yàn)的錄像帶(為什么放這個(gè)你一會(huì)兒就知道了...)顶考。打開“上帝視角”，“一幀一幀(每幀以'納秒(10^-9秒)'為單位)”來進(jìn)行分析妖泄。

球的速度實(shí)在是太快了驹沿，和它相比，周遭的一切都仿佛被按了暫停鍵浮庐。

平日里高速移動(dòng)的“空氣分子”(此處籠統(tǒng)地將氧氣甚负，氮?dú)夥肿拥冉y(tǒng)統(tǒng)視為等量級的分子)也仿佛是靜止的。理論上审残，空氣分子的振動(dòng)速度會(huì)達(dá)到一小時(shí)幾百英里梭域，但由于此時(shí)，光速之球的速度約為“600,000,000英里/小時(shí)”(比空氣分子快幾百萬倍...)搅轿，這就意味著病涨，當(dāng)我們分析此球運(yùn)動(dòng)時(shí)，完全可以忽略其他物體的相對速度璧坟，將它們統(tǒng)統(tǒng)看做是靜止的既穆。

整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，空氣基本沒有流動(dòng)雀鹃，所以我們可以把“空氣動(dòng)力學(xué)”放在一邊幻工，而是把重點(diǎn)放在微觀視角上：

由于球的速度太快，空氣分子們根本沒有時(shí)間避開這顆打了雞血一般的球黎茎。球會(huì)狠狠撞擊一切膽敢攔它路的家伙囊颅，空氣分子中的原子，不得不被迫和球表面上的“球原子(主要由碳,氫,氧等原子組成)”親密接觸傅瞻，發(fā)生劇烈的核聚變反應(yīng)(可以簡單的理解為踢代，兩個(gè)原子核直接劇烈碰撞時(shí)，會(huì)向外釋放大量能量的現(xiàn)象)嗅骄，釋放出大量的能量胳挎！(沒獎(jiǎng)競猜：波動(dòng)拳要如何發(fā)出？答案不是↓→拳...)

而每一次的碰撞溺森，都會(huì)釋放出伽馬射線(可憐的王小明運(yùn)氣不好慕爬，沒有變成綠巨人...)窑眯，和一些破碎粒子。

Part 2:

這些伽馬射線和破碎粒子并不安分医窿，而是會(huì)以投球區(qū)為中心向四周激射伸但，形成一個(gè)越來越大的“球形氣場”。(并不是由'氣體'組成的場留搔，只是一種外形上的比喻，就像...賽亞人變身時(shí)铛铁，身體外面一層噼里啪啦的球一樣)

這些狂暴的家伙會(huì)“撕裂”空氣中的各種分子隔显，那些被搶走電子的分子們則會(huì)憤怒地變身成離子(還記得那些年我們背過的“升失氧，降得還”嗎)饵逐，然后在“球形氣場”內(nèi)不分?jǐn)澄业剡M(jìn)行報(bào)復(fù)括眠，導(dǎo)致其半徑越來越大。

整個(gè)“球形氣場”倍权，則會(huì)以接近光速的速度不斷逼近王小明（這估計(jì)就是沖擊波的基本原理了...）掷豺。

聚變反應(yīng)不斷地在小球前方發(fā)生，放出的能量也會(huì)阻擋小球前進(jìn)的腳步薄声。

可怕的是当船，由于球本身的速度太快，即使是可怕核爆所形成的阻力默辨，也只能稍稍減弱它的速度德频。聚變反應(yīng)會(huì)不斷消耗小球表面，整個(gè)小球看上去像是被空氣激烈摩擦一般缩幸，變得越來越小壹置。(腦補(bǔ)不出場面的，自己去看"少林足球"最后決賽那段...)分崩離析的小球碎片被射向各個(gè)方位表谊，這些極小的碎片高速撞擊著更多空氣分子钞护，與之發(fā)生一次又一次的聚變反應(yīng)。

Part 3:

大概70納秒(10^-9秒)之后爆办，小球會(huì)到達(dá)本壘板(王小明擊球的地方)难咕。

這么短的時(shí)間內(nèi)，王小明甚至意識(shí)不到球已經(jīng)被投出了押逼，因?yàn)楣饩€所攜帶的信息幾乎是和小球同時(shí)到達(dá)的(這還沒算上信息從被王小明眼睛接收開始步藕，到大腦進(jìn)行處理之間的反應(yīng)時(shí)間)。

此時(shí)的小球已經(jīng)基本被“磨”光了挑格。從外觀上看咙冗，球場上更像是漂浮著一朵噼里啪啦不斷爆炸的，呈現(xiàn)“子彈形狀”的離子云（實(shí)驗(yàn)室中漂彤，離子束能提供近2000K 的高溫雾消，這朵云彩的恐怖可想而知） 灾搏。最先攻擊到王小明的，是“球形氣場”邊緣處的X 射線立润，然后就是氣場內(nèi)的各種碎屑狂窑。

勇敢，無畏桑腮，淡定的王小明在此刻被胖虎靈魂附體泉哈！他不是一個(gè)人在戰(zhàn)斗！他準(zhǔn)確的擊中了棒球(如果還沒被磨光的話...)破讨！

離子云中心處的小球殘骸會(huì)首先接觸球棒丛晦，接著是王小明(我決定為他默哀三秒鐘...)。

球場內(nèi)的本壘板提陶，捕球手什么的都會(huì)被強(qiáng)大的“氣浪”掀至半空烫沙，然后被X射線和超級熾熱的離子束來回地射擊再射擊，統(tǒng)統(tǒng)化為灰燼隙笆。

所有的一切锌蓄，包括擋球網(wǎng)，雙方隊(duì)伍撑柔， 觀眾看臺(tái)甚至一些周圍建筑都會(huì)被無情的吞噬進(jìn)去——而這所有的一切瘸爽，僅僅發(fā)生在1“微秒(10^-6秒)”內(nèi)。

Part 4:

白光一閃乏冀，王小明發(fā)現(xiàn)自己奇跡般毫發(fā)無傷蝶糯！(作者：我賜予你高貴的主角光環(huán))

此時(shí)的他站在城市外的一座山頂處，當(dāng)他向公園方向看去時(shí)辆沦，首先是一道可致盲的光芒("小明昼捍，來，帶上墨鏡")肢扯，比太陽光還要刺眼的多妒茬。幾秒鐘內(nèi)，這道光線會(huì)逐漸地褪去蔚晨，一個(gè)不斷膨脹的大火球冉冉升起乍钻，最后變化成一道蘑菇云。隨之而來的是巨大的響聲铭腕，暴烈的聲波無情地摧毀一切樹木和房屋银择。(現(xiàn)在知道核爆錄像帶是干什么用的了吧...)

公園周圍大概一英里左右的地界會(huì)被夷為平地，隨之形成的大火球則會(huì)直接吞沒整個(gè)城市累舷。

那顆棒球運(yùn)氣好的話浩考，會(huì)在高溫高壓的條件下形成鉆石。這顆昂貴的小家伙被盈，現(xiàn)在正安靜地躺在“深坑公園”的正中央析孽，這個(gè)主題公園的范圍搭伤，也在它的幫助下，剛剛擴(kuò)大了以捕球網(wǎng)為中心的數(shù)百英尺地界...

作者后記：

此篇文章發(fā)布后袜瞬，MIT(麻省理工學(xué)院)的物理學(xué)家 Hans Rinderknecht 聯(lián)系了我怜俐，說他在實(shí)驗(yàn)室中，以計(jì)算機(jī)模擬的方式重現(xiàn)了此場景邓尤。

他發(fā)現(xiàn)在小球飛行的最初階段拍鲤，大部分的空氣分子實(shí)際上會(huì)和小球有高速的相對運(yùn)動(dòng)，并在此過程中不斷發(fā)生聚變反應(yīng)汞扎，而非像文中描述的“基本靜止不動(dòng)殿漠，等待小球的撞擊∨謇蹋”小球磨損的程度也沒有我在文中描述的那么嚴(yán)重。特此補(bǔ)充蕾哟。

【END】

下期預(yù)告：

“情人節(jié)&春節(jié)&某人生日”特別版：

"WHAT IF?"科學(xué)家們的腦洞—03：你就是我的唯一

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—— 假若世界上谭确，每一個(gè)人帘营，都會(huì)有一個(gè)和自己心心相印的真愛伴侶，這個(gè)冬天逐哈，是不是會(huì)更溫暖一些芬迄？