據(jù)國外媒體報道，從奧德朗星(Alderaan)到奇基米星(Kijimi)，西斯的君主們顯然很喜歡把行星炸成碎片。那么，《星球大戰(zhàn)》里的末日武器究竟有多強大呢?在電影《星球大戰(zhàn)：天行者崛起》中，最終秩序想給銀河系里的每個人一個教訓(xùn)。于是，在銀河皇帝帕爾帕廷的命令下，一艘緒斯同級殲星艦從太空發(fā)射了一束超級強大的光束，炸毀了奇基米星。

你是否也在想：炸毀一顆行星需要多少能量?當(dāng)然，這只是一個學(xué)術(shù)問題，即使并不真實，但計算起來仍然很有意思。

行星爆炸的視頻分析

首先，我們需要估算行星炸開后其碎片進入太空的速度。我們可以通過跟蹤視頻分析應(yīng)用程序做到這一點。具體的想法是，先從電影中挑選出一些特定的片段，然后在視頻的每一幀中映射它們的位置。

這個位置是用像素來測量的，但是我們可以將其縮放到場景中一個已知的對象上，從而轉(zhuǎn)換成距離。然后，我們可以從幀速率中得到時間數(shù)據(jù)，在這種情況下是每秒24幀。假設(shè)場景是以正常速度拍攝的(即不是慢動作)，那每一幀就代表1/24秒。有了位置和時間數(shù)據(jù)，我們就可以計算速度了。

為了修正距離比例，這里將使用奇基米星本身的大小。這個星球有多大?誰也不知道，我們假設(shè)它的半徑是1k，其中K =奇基米星的半徑。是的，用我們正在測量的東西來定義單位看起來很傻，但其實在科學(xué)中一直都是這么做的(在人們知道地球到太陽的實際距離之前，該距離被設(shè)定為1個“天文單位”)。

還有一個問題。我們只能測量物體垂直于攝像機(即畫面平面)移動的速度。為什么?假設(shè)有一大塊碎片朝攝像機的方向斜著飛來，那么在每一幀中，它會稍微向一側(cè)移動，從而變得稍微大一些。但如果只畫出該碎片的像素位置，就會低估它經(jīng)過的距離和速度。

考慮到這一點，我們可以挑選三塊碎片，它們從行星的邊緣(如攝像機中所看到的)開始以不同的方向向外擴散。跟蹤應(yīng)用程序隨后給出了碎片行進距離(從行星中心測量的每個物體的徑向位置)與時間的關(guān)系圖。

可以看到，它們基本上都是直線運動，每條直線的斜率(位置變化/時間變化)是徑向速度，單位是K/s。綠色和藍(lán)色物體的速度非常相似，大約是0.3K/s;紅色物體開始是0.24K/s然后下降到0.08K/s。這可能是軟件的誤差;當(dāng)一堆東西在周圍亂飛時，很難在視野中追蹤物體。在后來的一張照片中也觀察到了一些碎片，發(fā)現(xiàn)它們的速度大約是0.4K/s。因為不同的物體以不同的速度運動，所以可以用0.3K/s作為一個粗略的平均值。

是快還是慢?這取決于K的值，如果這個行星和地球一樣大，那么K就是637萬米。用這個來轉(zhuǎn)換速度單位，得到的行星碎片速度就是每秒190萬米。這是超級快的速度，但仍然只是光速(3億米/秒)的0.6%(這是好事，因為當(dāng)物體接近光速時會發(fā)生奇怪的事情)。

當(dāng)然，如果行星的半徑大于地球半徑，那碎片速度會更高。這可能嗎?在我們的太陽系中，地球是最大的巖石行星，人們可以在上面行走。像木星這樣的行星要大得多，但它們沒有一個結(jié)實的巖石表面，因此在它們爆炸時不會噴射出巖石碎片。

在太陽系之外，大多數(shù)已知的系外行星是像木星這樣的氣態(tài)巨行星，它們的密度很低，表明并非由巖石構(gòu)成。不過，科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)了一些類地行星。其中最大的一顆是開普勒-20b(Kepler-20b)，其半徑是地球的1.87倍。以這個尺度來測量視頻，計算得到的碎片速度可達(dá)350萬米/秒——仍然遠(yuǎn)低于光速。

這需要多少能量?

現(xiàn)在我們可以回答你的問題了。讓我們從三個粗略的近似值開始。假設(shè)這顆行星和地球一樣大，半徑為637萬米。我們也用地球的質(zhì)量，5.972×10^24 kg，并假設(shè)密度是均勻的(當(dāng)然實際并非如此)。

最后，我們假設(shè)所有的行星碎片都以50萬米/秒的平均速度被拋出。這比視頻測量結(jié)果慢多了。為什么要降低速度呢?因為視頻中追蹤到的可能是最快的碎片，處于爆炸的前沿。

根據(jù)這個平均速度估計，現(xiàn)在可以計算出爆炸的總能量，即所有飛行碎片的動能(K)(抱歉，這里用K來表示兩種不同的東西)。這個總動能是m(行星的總質(zhì)量)和v(碎片運動的平均速度)的函數(shù)：

這操作簡直太6了：摧毀一顆行星需要多少能量?

利用地球的質(zhì)量和對碎片速度的較低估計(50萬米/秒)，可以得到7.465×10^35焦耳的能量。舉個例子，如果你從地板上抓起一本物理課本放在桌子上，那需要10焦耳的能量。想象一下，就在10后面加上35個0……這的確是一個很大的數(shù)字。

殲星艦的武器有多強大?

功率的定義是能量變化的速率，用公式表達(dá)即：

這操作簡直太6了：摧毀一顆行星需要多少能量?

如果能量以焦耳為單位，時間以秒為單位，那么功率的單位就是瓦特。所以讓我們回顧一下視頻，估計一下殲星艦把所有這些能量送到地球上所需要的時間。在這里，假設(shè)時間間隔大約為10秒。

順便說一下，這并不是激光武器，盡管Wookieepedia(一個提供《星球大戰(zhàn)》虛構(gòu)世界信息的網(wǎng)絡(luò)百科全書)稱它為“超級激光”。但如果是激光，那它將是隱形的。你可以在地球上看到激光束，因為光線會被灰塵粒子和其他東西反射，而在太空中，不會有任何東西散射光束，因此也不會有任何東西進入你的眼睛。你只會看到星球突然爆炸。

不管怎樣，在10秒的時間內(nèi)，能量變化是7 x 10^35焦耳，這就意味著功率是7 x 10^34瓦。作為比較，你可以想象自己能利用所有來自太陽的輻射。這將是相當(dāng)困難的，因為太陽向各個方向發(fā)光。你得在太陽周圍裝上一個巨大的球形太陽能電池板，就像戴森球一樣。假設(shè)你可以做到，那么太陽的總輸出功率將是3.8 x 10^26瓦。

沒錯，這意味著殲星艦的武器比我們的太陽還要強大1億倍(10^8倍)。換句話說，最終秩序的那些星際飛船擁有數(shù)以億計個太陽的能量。這確實是一個令人生畏的對手。但你知道漢·索羅會說什么嗎?“永遠(yuǎn)別跟我說幾率。”