李水旺新一期視訊:
大家好,今天我們講力場護盾。
力場是科幻作品中的常見元素,幾乎每部科幻故事裡都有它們的身影,但在如今,它們似乎是完全不可能實現的。今天,我們就要挑戰這個固有認知。
我蒐集了所有能找到的相關討論,試圖從更科學的角度去研究力場,但剔除掉大量偽科學、標題黨和誇大其詞的內容後,剩下的有價值的資料寥寥無幾。這些無價值的內容大多是 「比德定律」 標題的典型例子 —— 該定律指出,任何以問號結尾的新聞標題,其答案往往都是否定的。
另一方麵,當我回顧經典科幻作品時,發現幾乎所有故事和設定中都存在某種形式的力場。對於這種在現有科學中缺乏依據的事物來說,它們的普及程度實在令人驚嘆。
這或許部分源於它們的起源。力場很早就在科幻作品中流行起來,一旦某項科技出現在經典科幻作品裡,其他作者就會放心地加以借鑑使用。
不過我猜,這也和第一次世界大戰末期武器的巨大威力有關。隨著原子彈的問世,人類需要一種比普通物質更堅固的東西來抵禦這種武器,畢竟核武器的破壞力是任何物質都無法抗衡的。當然,在《禁忌星球》這類電影中,力場的呈現方式也極具視覺衝擊力,這一點同樣不容忽視。值得一提的是,在計算機特效出現之前,力場和能量束是一種既簡單又極具視覺效果的特效。而且展現護盾受損的場景,無需破壞實景道具或昂貴的宇宙飛船模型。
現在我們來談談天然力場。天然力場是真實存在的,這一點有時會讓人產生混淆。宇宙中存在四種控製物質相互作用的基本力,即引力、電磁力、強核力和弱核力。這些力都存在對應的力場,隻要能夠操控這些力場,就能對試圖穿過它們的物體產生影響。
事實上,美國國家航空航天局(NASA)等機構長期以來一直在研究如何利用磁場保護宇宙飛船免受輻射侵害,並在利用這些磁場阻擋有害粒子方麵取得了諸多進展。
但這也引出了力場麵臨的第一個重大難題:通常情況下,我們希望空氣和光線能夠穿透力場,這樣我們才能看清外界環境,同時維持呼吸。可問題在於,如果一個力場能夠讓光線穿過,那麼雷射似乎也能輕而易舉地穿透它。要是既看不見向你射擊的敵人,又擋不住敵人射來的雷射,這樣的護盾實在冇什麼實用價值。
在弗蘭克・赫伯特的經典科幻小說《沙丘》中,作者引入了個人力場的設定。為瞭解決光線穿透的問題,作者設定雷射武器與力場相遇時會引發核爆炸,導致雙方同歸於儘,因此冇有人會用雷射攻擊帶有力場的目標。同時,他還將護盾設計為隻允許低速物體通過,這樣空氣可以順利穿過,而子彈和高速匕首則會被阻擋在外。
在書中,「慢刃破盾」 這一設定不僅是一種戰鬥技巧,更提醒人們要時刻留意自己所處的時空位置。這部作品蘊含著深刻的哲學內涵。此外,作者或許是想通過匕首和刀劍格鬥的場景,突出作品中封建貴族社會的氛圍,所以力場的具體工作原理其實並不重要。
不過這種設定在科幻作品中的個人護盾裡十分常見,但這裡存在一個科學漏洞。在我們的認知中,空氣流動速度很慢,就算是強風,其速度也遠低於棒球,更不用說子彈了。但實際上,空氣中的單個粒子運動速度極快,通常比聲速還要快一些。這就意味著,除非子彈也能穿過,否則這些高速運動的空氣粒子根本無法穿透護盾。
而且,雖然我們製造的子彈速度通常在 2 馬赫到 3 馬赫之間,但也可以使用質量更大、速度稍慢的子彈來造成同樣的殺傷力。另外,我們熟悉的棍棒、刀劍、斧頭這類冷兵器,其運動速度也都低於聲速。
如果我們強行辯解,認為隻有大塊物質纔算作被護盾阻擋的物件,而不包括微小粒子,那麼我們又要麵對粒子束武器的威脅。甚至有人可能會使用一種特殊水槍 —— 在水流射出時將其汽化為蒸汽。這種武器雖然作為遠端武器不太實用,但在近距離作戰時,其殺傷力極強,足以造成劇痛。火焰噴射器的原理也是如此。
當然,對於《沙丘》這部小說來說,這些科學漏洞其實無關緊要。畢竟深入推敲的話,這部作品中存在大量科學設定上的漏洞,但它依舊是有史以來最優秀的科幻係列作品之一。不過,當我們真正致力於研發力場技術時,這些現實存在的問題都是我們必須認真思考和解決的。
不過,我們或許有些本末倒置了。在討論這項技術的應用前景之前,我們首先應該思考的是,人類有朝一日是否真的能夠實現這項技術。而要回答這個問題,我們必須先從其特性層麵明確這項技術的定義:這種力場會產生並控製哪種力?它能阻擋什麼物質,又能允許什麼物質通過?
科幻作品中那種能夠阻擋一切攻擊的完美力場,之所以在影視劇中如此受歡迎,是因為相較於子彈和爆炸特效,能量束和力場特效製作起來更簡單、更安全。正如我之前所說,如果宇宙飛船模型是用塑料和膠水組裝而成的實體道具,那麼拍攝時想要呈現飛船被擊穿的效果,成本是非常高昂的。
如今,影視劇中的能量束和力場特效越來越常見。事實上,很多電子遊戲中都設有 「石頭剪刀布」 式的攻防體係:攻擊方式包括投射物、能量束武器和飛彈;防禦方式則有裝甲、力場和點防禦係統,不同的防禦方式對不同的攻擊方式有著不同的防禦效果。
或許這種針對性防禦的思路才更具現實意義。這並非因為它比單純的能量束和護盾設定更有趣,而是因為我們更容易研發出針對特定攻擊的護盾。
例如我們之前提到過的等離子體視窗。這種裝置的作用是防止空氣進入裝置內部 —— 該裝置本質上是一根需要保持真空狀態的長管。等離子體視窗的原理其實很簡單,但實際操作起來卻頗具難度。