"WHAT IF"— 02：光速之球

原著：(美) Randall Munroe

编译：二帆的二十二岁

(请勿用于商业用途,本人不承担任何可能带来的法律责任)

——如果你试图去击中一颗，快得达到90%光速的棒球（星矢，这球是你发的吗？），将会发生什么有趣的事呢？

（本期问题提出者：Ellen McManis）

动漫及影视作品中，常常看到有主角神情紧张，深吸一口气，然后大喊一声：光速/超音速/之XX！(一般是各种球...) 镜头一转，反派们大多是一脸痴呆样，傻傻地看着该物体(为了形容其高速，通常被描画成线条化的椭圆形...)以慢镜头的方式缓缓靠近，然后在对自己反应迟钝的悲叹中，被打得七荤八素，黯然退场。

可假若现实中真的有人能够投出接近光速的球（相对论理论：没有物体能达到光速，只能是无限接近），那么这些出现在电视动漫里的情节，是否还能经得起物理规则的考验呢？

Part 0: 怎么看也不科学的“科学假设”：

从上集“全球风暴”里幸存(不知道发生啥的请看“01全球风暴”)的王小明同学，这期打算去棒球公园玩耍一番，好好放松一下，并且这次他很幸运的找到了专业投球手—星矢。

为了保证推理的严谨性，首先我们假设此球的加速过程，完全由“女神之力”来完成。即在星矢同学从准备投球，一直到球离开他手掌之前的这段时间内，此球仍保持着正常的速度。但就在球刚刚脱离他手掌的一刹那，球本身的“小宇宙”被雅典娜全力激发，“biu~”的一下速度就变成了0.9倍光速。

而我们的一切结果，都是从"此球刚刚获得0.9倍光速"这个时间点开始，所分析获得的。

(这设定听上去果然严谨科学极了......)

Part 1:

对于击球手王小明而言，这一瞬间仿佛永恒。

太多的事情发生在他眼前，而每一件事对于他而言都是一个 Bad Ending...不过万幸的是，由于事情发生的太快，王小明甚至完全反应不过来到底发生了什么...

好了，现在让我们摊开专业物理书，放上非著名击球手王小明的遗像，核试验的录像带(为什么放这个你一会儿就知道了...)。打开“上帝视角”，“一帧一帧(每帧以'纳秒(10^-9秒)'为单位)”来进行分析。

球的速度实在是太快了，和它相比，周遭的一切都仿佛被按了暂停键。

平日里高速移动的“空气分子”(此处笼统地将氧气，氮气分子等统统视为等量级的分子)也仿佛是静止的。理论上，空气分子的振动速度会达到一小时几百英里，但由于此时，光速之球的速度约为“600,000,000英里/小时”(比空气分子快几百万倍...)，这就意味着，当我们分析此球运动时，完全可以忽略其他物体的相对速度，将它们统统看做是静止的。

整个运动过程中，空气基本没有流动，所以我们可以把“空气动力学”放在一边，而是把重点放在微观视角上：

由于球的速度太快，空气分子们根本没有时间避开这颗打了鸡血一般的球。球会狠狠撞击一切胆敢拦它路的家伙，空气分子中的原子，不得不被迫和球表面上的“球原子(主要由碳,氢,氧等原子组成)”亲密接触，发生剧烈的核聚变反应(可以简单的理解为，两个原子核直接剧烈碰撞时，会向外释放大量能量的现象)，释放出大量的能量！(没奖竞猜：波动拳要如何发出？答案不是↓→拳...)

而每一次的碰撞，都会释放出伽马射线(可怜的王小明运气不好，没有变成绿巨人...)，和一些破碎粒子。

Part 2:

这些伽马射线和破碎粒子并不安分，而是会以投球区为中心向四周激射，形成一个越来越大的“球形气场”。(并不是由'气体'组成的场，只是一种外形上的比喻，就像...赛亚人变身时，身体外面一层噼里啪啦的球一样)

这些狂暴的家伙会“撕裂”空气中的各种分子，那些被抢走电子的分子们则会愤怒地变身成离子(还记得那些年我们背过的“升失氧，降得还”吗)，然后在“球形气场”内不分敌我地进行报复，导致其半径越来越大。

整个“球形气场”，则会以接近光速的速度不断逼近王小明（这估计就是冲击波的基本原理了...）。

聚变反应不断地在小球前方发生，放出的能量也会阻挡小球前进的脚步。

可怕的是，由于球本身的速度太快，即使是可怕核爆所形成的阻力，也只能稍稍减弱它的速度。聚变反应会不断消耗小球表面，整个小球看上去像是被空气激烈摩擦一般，变得越来越小。(脑补不出场面的，自己去看"少林足球"最后决赛那段...)分崩离析的小球碎片被射向各个方位，这些极小的碎片高速撞击着更多空气分子，与之发生一次又一次的聚变反应。

Part 3:

大概70纳秒(10^-9秒)之后，小球会到达本垒板(王小明击球的地方)。

这么短的时间内，王小明甚至意识不到球已经被投出了，因为光线所携带的信息几乎是和小球同时到达的(这还没算上信息从被王小明眼睛接收开始，到大脑进行处理之间的反应时间)。

此时的小球已经基本被“磨”光了。从外观上看，球场上更像是漂浮着一朵噼里啪啦不断爆炸的，呈现“子弹形状”的离子云（实验室中，离子束能提供近2000K 的高温，这朵云彩的恐怖可想而知） 。最先攻击到王小明的，是“球形气场”边缘处的X 射线，然后就是气场内的各种碎屑。

勇敢，无畏，淡定的王小明在此刻被胖虎灵魂附体！他不是一个人在战斗！他准确的击中了棒球(如果还没被磨光的话...)！

离子云中心处的小球残骸会首先接触球棒，接着是王小明(我决定为他默哀三秒钟...)。

球场内的本垒板，捕球手什么的都会被强大的“气浪”掀至半空，然后被X射线和超级炽热的离子束来回地射击再射击，统统化为灰烬。

所有的一切，包括挡球网，双方队伍， 观众看台甚至一些周围建筑都会被无情的吞噬进去——而这所有的一切，仅仅发生在1“微秒(10^-6秒)”内。

Part 4:

白光一闪，王小明发现自己奇迹般毫发无伤！(作者：我赐予你高贵的主角光环)

此时的他站在城市外的一座山顶处，当他向公园方向看去时，首先是一道可致盲的光芒("小明，来，带上墨镜")，比太阳光还要刺眼的多。几秒钟内，这道光线会逐渐地褪去，一个不断膨胀的大火球冉冉升起，最后变化成一道蘑菇云。随之而来的是巨大的响声，暴烈的声波无情地摧毁一切树木和房屋。(现在知道核爆录像带是干什么用的了吧...)

公园周围大概一英里左右的地界会被夷为平地，随之形成的大火球则会直接吞没整个城市。

那颗棒球运气好的话，会在高温高压的条件下形成钻石。这颗昂贵的小家伙，现在正安静地躺在“深坑公园”的正中央，这个主题公园的范围，也在它的帮助下，刚刚扩大了以捕球网为中心的数百英尺地界...

作者后记：

此篇文章发布后，MIT(麻省理工学院)的物理学家 Hans Rinderknecht 联系了我，说他在实验室中，以计算机模拟的方式重现了此场景。

他发现在小球飞行的最初阶段，大部分的空气分子实际上会和小球有高速的相对运动，并在此过程中不断发生聚变反应，而非像文中描述的“基本静止不动，等待小球的撞击。”小球磨损的程度也没有我在文中描述的那么严重。特此补充。

【END】

下期预告：

“情人节&春节&某人生日”特别版：

"WHAT IF?"科学家们的脑洞—03：你就是我的唯一

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—— 假若世界上，每一个人，都会有一个和自己心心相印的真爱伴侣，这个冬天，是不是会更温暖一些？