一艘緒斯同級殲星艦從太空發射了一束超級強大的光束炸毀了奇基米星

據國外媒體報道，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》里的末日武器究竟有多強大呢?在電影《星球大戰：天行者崛起》中，最終秩序想給銀河系里的每個人一個教訓。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?當然，這只是一個學術問題，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，從而轉換成距離。然后，我們可以從幀速率中得到時間數據，在這種情況下是每秒24幀。假設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。有了位置和時間數據，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，發現它們的速度大約是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，因為當物體接近光速時會發生奇怪的事情)。

當然，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，大多數已知的系外行星是像木星這樣的氣態巨行星，它們的密度很低，表明并非由巖石構成。不過，科學家也發現了一些類地行星。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350萬米/秒——仍然遠低于光速。

這需要多少能量?

現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。假設這顆行星和地球一樣大，半徑為637萬米。我們也用地球的質量，5.972×10^24 kg，并假設密度是均勻的(當然實際并非如此)。

最后，我們假設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。

根據這個平均速度估計，現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(行星的總質量)和v(碎片運動的平均速度)的函數：

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》虛構世界信息的網絡百科全書)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，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。這將是相當困難的，因為太陽向各個方向發光。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?“永遠別跟我說幾率。”