死星背後的科學：如何摧毀一顆地球大小的行星

作者|Ethan Siegel

初版《星球大戰》（Star Wars）為我們貢獻了電影史上最具代表性的場景之一：銀河帝國（Galactic Empire）把萊婭公主（Princess Leia）劫持到她的母星奧爾德蘭（Alderaan），威脅用「超級激光炮」摧毀這顆星球，除非她供出起義軍基地的位置。萊婭公主謊報了一個地點，然後銀河帝國依舊下達了開火指令，只用一擊就摧毀了一顆地球大小的行星。

雖然這個情節很好地展示了銀河帝國的殘暴無道，但從現實來看，僅發射一道激光——即便是超級激光——不大可能造成那種程度的破壞效果。但是，如果我們想要用一道激光在數秒之內摧毀一顆地球大小的行星，並仍然留有足夠的能量能將星球的碎片以極高的速度炸射到宇宙空間里，物理定律為我們提供了一套不可思議的解決方案。首先，讓我們來看看那將需要多少能量。

地球是一顆極其龐大的天體，總質量達到了6×10^24公斤。把星球上的一切凝聚在一起的重力作用堪稱極其龐大，如果我們想要從字面意義上摧毀這顆行星，我們不僅需要克服那股力量，而且需要以正確的方式把足夠的能量傳導到地球，以克服凝聚星球的重力。順便說一句，要將地球徹底打碎，我們必須要具備的那股能量是2.24×10^32焦耳，或者寫成224,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000焦耳。

地球上創造的最強大激光武器只能釋放兆焦（即10^6焦耳）級別的能量，因此死星的超級激光可能根本就不是激光，而是利用了一種物理反應，它也存在於我們太陽系能量最高的天體之上，即太陽。

太陽的能量要高得多，其向外輻射的能量功率為3.8×10^26瓦特。這意味著，我們需要收集太陽在一個星期內輻射的所有能量，並想方設法把它轉化成用來分解地球物質原子和分子的能量。

不過，太陽能量的秘密對製造死星這樣的末日武器來說是非常關鍵的。我們知道，太陽燃燒的能量源於把物質轉化成能量，即愛因斯坦的E=mc^ 2。通過把氫聚合成氦，每個氫原子大約有0.7%的質量被轉化為純能量，這個過程在太陽內部每秒鐘能夠把4,300,000噸的物質轉化成純能量。儘管如此，依靠核聚變反應摧毀行星也是行不通的，你可能已經猜到，看看太陽的個頭就知道了。

當你試圖一下子釋放如此多的能量時，它會造成巨大的加熱和擴張。因此，如果你試圖在死星上啟動聚變反應，那麼它在任何給定時間包含的能量需要比太陽多100萬倍。那是一個糟糕的主意，如果你愚蠢地以這種方式建造死星，你將不需要X翼戰鬥機（或千年隼號）去炸毀它，死星自己就會炸掉。

不過，還有一個非常非常好的想法，它甚至比核聚變還要高效：利用物質本身的特性。我們知道，一顆行星的核心是極其緻密的，其中擠滿了物質：也就是E=mc^2公式中的m。如果我們能夠找到辦法讓那些物質自發性地轉化成純能量——即便那些物質只有2.5萬億噸——那將釋放出足夠摧毀整個行星的能量，正是我們希望實現的效果。

對我們來說幸運的是，把那些物質轉化成純能量的確有一個簡單的方法：用相同數量的反物質與之對撞，就能通過E=mc^2把兩者的質量都轉換成能量。

不用在死星上存儲能量，也不用創造出射向目標星球的能量，你可以創造或者攜帶自己需要用到的反物質。如果摧毀一顆行星需要將其核心2.5萬億噸的物質轉換成能量，那麼你只需要提供一半的反物質就夠了，把它運送到行星核心，然後讓兩者對撞就成了。

1.25萬億噸的質量看起來可能很多，但在現實中，一顆中等個頭的小行星就具備如此多的質量。

在上圖所展示的小行星中，5535 Annefrank擁有最接近我們需要的質量，它的長寬高都只有幾公里。如果我們能夠製造（和保存）像這樣的反物質「塊」，然後帶上死星，為其開拓一條通往行星核心的通道（激光武器倒是可以做到這一點），讓反物質與之對撞，那將成為摧毀地球、奧爾德蘭或者任何行星的完美方法。

在技術上，這種方法甚至已非不可能。我們已經在實驗室中創造出了反物質原子，即通過反質子代替原子核，讓正電子取代電子的位置。如果我們能夠在原子晶格中把這些反原子束縛在一起——無論是作為金屬（反）氫還是自動結合的較重反原子（在其中添加一些反碳原子，你就能得到反鑽石了！）——那你要做的就是把它隔絕在真空環境當中，然後就可以把它運送到任何地方了。

死星可能是作為帝國主義、軍事實力以及橫行霸道的象徵出現的，但得益於我們對物理學的理解，它其實只是一個可以變成現實的瘋狂科學理論。其中的科學力量真的掌握著摧毀一整顆星球的秘密，如果我們選擇讓它那樣做的話。

譯|何無魚 校|李其奇

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