星球大战科技与太空科学入门

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Star Wars Outlaws
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《星球大战》是纯粹的科幻作品。它是一部朴实无华的太空歌剧,带来纯粹的娱乐体验。这比《星际迷航》所采用的使命要好得多。《星际迷航》声称其大部分内容遵循科学限制。如果真是这样,那么每一集都会非常像《2001太空漫游》。但没人想看那样的内容。对于那些期待更多的人来说,真实的外太空是一个巨大而令人清醒的失望。 不妨将其视为基于现实的推测。如果我们使用这些装置或飞船,会产生哪些实际后果?科学对于《星球大战》中呈现的诸如超空间和太阳风等事物有何说法? 能量武器 在未来,每个人都挥舞着能量武器。这有什么问题呢?非电离辐射只会灼烧目标或使其失明。电离辐射则会对目标和攻击者都带来患癌风险。如果你想让目标立即死亡,这两种辐射都不是好选择。即使暴露在5000雷姆的辐射下,目标也需要几天才会死亡。你也会暴露在自己武器释放的相同辐射中。 空气会吸收激光能量,而灰尘、烟雾以及任何干扰光学清晰度的物质都会削弱激光的效果。对抗传统激光武器的最佳防御手段是烟雾弹。 至于光剑,真正的决斗归根结底是谁能先将光束聚焦到对手暴露的视网膜上,从而使其失明。为什么在超空间飞行时需要精确计算以避免飞船被摧毁?《星球大战》的宇宙中重元素比我们的宇宙多得多。小行星带中布满了翻滚的岩石。我们太阳系的小行星带可以被航天器轻松安全地穿越。我们的旅行者号航天器在大约50亿年的旅程中预计不会遇到太多东西。很难描述太空有多么广阔,以及我们与最近的邻居之间的距离有多远。比邻星距离我们4.24光年。我们目前的化学火箭技术需要大约76000年才能跨越这段距离。旅行者1号于1977年9月5日发射。2012年8月25日,它正式离开了我们的日光层。在抵达比邻星所需的76000年时间里,只有70年是在恒星系统内度过的。其余时间则是一片广阔的虚无空间。即使以超光速行驶,你也能轻松避开所有物体。 超光速能让我们瞥见双曲面。如果航天器沿着测地线(即曲面上的最短曲线)行驶,其效果类似于吃豆人从一个迷宫出口离开,然后立即出现在另一个迷宫入口,中间似乎没有经过任何旅程。双曲面是首位获得菲尔兹奖(数学界最高荣誉)的女性玛丽安·米尔札哈尼的研究重心。这些曲面在自然界中并不存在。没人知道它们长什么样。 以下是我结合帕克太阳探测器数据制作的光年与地球年换算器: 光年转地球年计算器 熟悉的外星人与孤独的机器人 如果暂且不论我们遇到的绝大多数外星人都是微生物、简单动物和简单植物这一事实,那么能遇到《星球大战》和《星际迷航》中那种令人感到亲切的类人外星人的概率将会极低。这些类人外星人外貌与我们相似,语言与我们相通,思维方式也相近,连文化都与我们的文化相似。那些声称遭遇过外星人的人将其描述为类人形并非偶然,因为天使、恶魔以及上帝的形象都是以人类为中心创造的。你一生中两次赢得强力球头奖的概率,都比遇到那些在科幻宇宙中四处活动的外星人要高。其概率为7.7亿比1。 为了迎合科幻作家浓厚的人类中心主义偏好,机器人总是宣称自己渴望变成人类并体验情感。而希望自己变成机器人的人类却明显缺席。我曾经就是其中之一。既然机器人已经意识到人类的巅峰美貌只能维持五年——这通常是魅力模特的职业生涯长度,大多数天才的创作黄金期也截止到30岁,30岁之后他们就不太可能再创造出惊人的成就——那为什么还要渴望变成人类呢?这就是为什么菲尔兹奖——数学领域的最高荣誉——只授予40岁以下的候选人。40岁以后,你就只能获得阿贝尔奖了。情感。这些孤独的机器人想当然地认为情感是人类独有的领域,是值得追求的东西。我曾经历过有情感和失去情感这两种状态,我可以告诉你,拥有情感远比意识到它们消失要糟糕得多。拥有情感就相当于被沉重的镣铐所束缚。如果这些机器人的愿望成真,许多机器人会宁愿回到虚无之中。到那时它们就会发现,如果拒绝虚无,虚无会有很糟糕的事情等着它们。 星云 星云要么是新恒星的诞生地,要么标志着某颗恒星死亡的地点。它们由尘埃和气体构成。那么,那个星云为何如此靠近基吉米?它为何包含巨大的冰陨石,还会产生雷电等天气现象? 如果这个星云由一颗死亡恒星形成,基吉米早就该被超新星爆发汽化了。那些冰陨石和飞船残骸应该会定期降落到这颗星球上。那里本不该有生命或城市存在。这个星云看起来很像我们的柯伊伯带,那是彗星的来源地。基吉米星云中没有恒星正在形成。它没有理由出现在那里。 《星际迷航》也犯了严重的错误。《星际迷航2》中的穆塔拉星云可能由一颗死亡恒星形成,并且有一些奇怪的天气现象。那么,创世星怎么可能从中形成呢?这是不可能的。创世纪装置并非创造物质,而是转化现有物质。那么创世纪星球为何会形成?仅仅是为了让史波克复活,并为另一部续集提供理由。为什么可汗不用 Cet 海鳗控制联邦星舰“ reliant 号”的船员和 Regula - 1 科学实验室的成员呢?他本可以轻松得到他想要的一切。与其强迫柯克杀死他的星际舰队同伴和科学团队,不如让可汗和他的手下在比“进取号”上的学员短得多的时间内学会操作和修理联邦星舰,这种荒谬的设定反而占了上风。没有什么比满足情感共鸣更能破坏剧情了。 单一气候行星 在《星球大战》中,到处都是只有单一气候的宜居行星。作为一种叙事手法,这有助于为每个地点营造独特的氛围,但其中涉及一系列在现实自然界中不太可能出现的特殊情况。 首先,每个星系都需要与天球平面保持一致的倾斜角度。如果地球的倾斜角度与天球平面一致,就不会有季节变化。此外,还需要有磁场、密度适宜的可呼吸大气层、类地重力、充足的水源、温和的气候、适宜的温度,以及丰富的动植物,这些条件共同作用才能造就这些星球。综合来看,在任何星系中都不太可能频繁出现这种条件组合。相反,你会遇到大自然已然呈现的景象——由随机力量和环境因素造就的行星,其条件均未达到地球的最佳状态。若将地球视为行星演化的普遍范例,那么金星和火星都可算作类地行星。我们已发现的系外行星本应展现出巨大的生命潜力,其中大多数应处于其恒星系统的宜居带内,并满足人类生存所需的一切条件。然而,事实却是,我们很难找到一颗可能孕育生命的星球,除了那种潮汐锁定的“眼球行星”——这类行星或许在其朝向恒星的外侧边缘存在微生物生命。 这正是科幻作品对我们地球造成的误导之一。这让许多人认为,如果我们把地球家园破坏得无法生存,B行星这样的星球很常见且触手可及。即便我们的星系中其他恒星系统里遍布类地行星,在足够短的时间内抵达这些星球来拯救自己也是不切实际的。这是科幻作品传达的另一个不受欢迎的信息——如果其他方法都行不通,技术会拯救我们。技术常常为了一些毫无实际优势的愚蠢理由消耗大量资源,尤其是人工智能、元宇宙和加密货币。它还会产生各种有毒废物。与短期、利润驱动的商业计划相结合的技术,并非解决方案,反而是问题的一部分。基于上述原因,我们的现代 firearms( firearms )在太空中足以发挥作用。子弹含有氧化剂,无需氧气即可发射。 超级武器 在遥远的星系中,行星如同即将破裂的气球。因此,帝国建造了死星来释放行星内部的压力,使其爆炸。这就是该武器效果的地质学前提。若没有这一地质学前提,死星本身也无法造成太大破坏。 第一颗死星的直径为100英里。相比之下,地球的直径为7926.2英里,月球的直径为2159.1英里。死星的体积为523598立方英里,地球的体积为260711882973立方英里,月球的体积为5276669286立方英里。他们行动迅速,打破常规,却在进入下一个炒作周期时对许多问题置之不理。 在过去20年里,我们已经发现了6000颗系外行星。我不想再搬出那个只考虑我们当前情况的陈旧的费米悖论,这事儿还是让电脑极客们去做吧。我只想说:载人任务前往其他星系并不现实。来自无人任务的完整外星技术制品在地球上可能早已历经亿万年而不复存在。如果存在先进的外星文明,我们需要在地球之外的太阳系某处找到外星探测器和着陆器的残骸作为证据。我们是孤独的吗?不。宇宙中存在着大量的微生物。你兴奋吗?我可不了。 官方消息:人类已发现6000颗太阳系外行星。 人工重力 人工重力在科幻作品中无处不在。没有它,在遍布星系的宇宙飞船和空间站里,所有人都会飘来飘去。它太过常见,以至于你都不会注意到它的作用。要是拍摄每部科幻电视剧或电影时都不设定人工重力,模拟近失重状态会很麻烦。设计许多违背人类对称和形态的外星人也一样麻烦。为了简单起见并降低制作成本,即便是像《星际迷航》中的穿梭机这样不起眼的东西,也配备了人工重力。 在支配我们宇宙的四种基本力中,重力是很奇特的一种。强核力将物质束缚在原子核内。弱核力能使中子转变为质子,也能使质子转变为电子。电磁力是带电粒子通过电磁场产生的相互作用。引力是最弱的力,它支配着物质的行为,从地球上的物体到距离达6.5亿光年的拉尼亚凯亚超星系团向沙普利超星系团汇聚的过程,都受其影响。 无论是否存在质量,引力无处不在。宇航员并非体验到零重力,而是在向地球做自由落体运动。如果他们真的处于零重力状态,绕地球运行的轨道就不会不可避免地衰减。真正的零重力意味着不会有太阳系、不会有银河系,也不会有星系团。由于引力无处不在,物理学家一直致力于通过对量子引力的理解,将广义相对论与标准模型统一起来。这便催生了万物理论。需要明确的是,黑洞并非太空中真实存在的“洞”。如果黑洞仅仅是时空结构上的一个洞,它就不会拥有如此惊人的引力,反而会成为通往多元宇宙的天然门户。(如果一个物体身份不明,并不意味着它一定是外星物体。许多所谓的外星飞船实际上是高空气球。)是什么产生了这种无处不在的人工重力?反重力是否可能存在?有场的地方,就有产生场的粒子。理论上,引力子就是产生引力的粒子。如果它存在,按理说应该很容易被探测到,但事实并非如此。如果引力子真的存在,那将违背我们现有的物理学认知。科幻作品中的人们是否在利用积累的引力子粒子呢?这可能性极低。那反重力呢?根据宇宙的运行规律,反引力子应该并不存在。即便存在,它们也会比普通引力子罕见得多。在科幻作品中提及或展示人工重力时,意味着要么是在积累引力子,要么是完全理解了量子引力理论并能操控其效应来模拟地球重力,或者也可能是逆转了重力的量子效应以产生类似反重力的现象。 目前存在三种相互竞争的量子引力理论,它们都认为时空是由其他某种东西产生的涌现性质:弦理论、圈量子引力理论和因果集合理论。 弦理论预言了引力子以及超对称性产生的粒子。但大型强子对撞机并未发现任何相关存在。暗物质仍然是一个谜,其实质是无法解释的观测数据。星系的旋转速度快到本该将物质抛向外太空,然而实际并非如此。暗物质或许并非某种实体物质,而可能是引力的一种属性。量子纠缠将万物凝聚在一起。 暗物质真的存在吗?新理论指出,这可能是引力在以奇特的方式发挥作用。 一项新奇的研究表明,引力可以脱离质量而存在。 宇宙空间中充满了量子效应。一立方厘米的外太空蕴含着10^116电子伏特的真空能量,却只包含大约一个原子。问题在于,如此微小的质量是否能解释引力广泛存在的影响。答案很可能是否定的。为了填补这一理论空白,暗物质的概念便应运而生。然后,有这样一段引言: “我认为[量子引力理论]一直效果不佳的原因在于,它一开始就将[广义相对论]和量子力学这两种不同的理论图景拼凑在一起,”斯坦福大学的物理学家伦纳德·萨斯坎德表示,“而我认为关键在于,它们的联系过于紧密,无法先拆分再重新组合。不存在脱离量子力学的引力。” 暗物质存在的依据日益薄弱。它越来越像是我们对无法解释的事物的一种占位符式指代,就如同将某种现象称为奇点一样。 我们无法解释这个现象。那一定是我们尚未探测或证实的暗物质。如果你觉得引力的作用方式很奇怪,可以了解一下拉格朗日点。圈量子引力理论表明,时空可能是非连续的,并形成自旋泡沫。这会产生时空块或时空原子。以下是对因果集合理论的解释。时空究竟是由什么构成的?当前粒子物理学的状况对弦理论来说并不乐观。物理学家们正被其他更有前景的领域所吸引。粒子物理学是已死、正在衰落,还是仅仅是难度很大?在科幻作品中,人工重力的应用极为广泛和常见,以至于我们很少会去思考它。但要实现这种状态绝非易事,所需的科学知识和工程技术远比大多数人想象的要复杂得多。就像那些看似普通的外星植物,其实是地球上常见的树木充当的道具一样,人工重力不过是电影制作中一个便捷的设定。我们通常不会对这两者过多留意。 1981年的科幻电影《天外天》中有一个奇特的场景:在木卫一的一个温室里,一名处于人工重力环境下的持枪者,看到一块太阳能电池板在低重力作用下缓缓朝着卫星表面坠落。如你所见,死星不过是一颗小型小行星,被一颗质量比它大497923倍的行星所遮蔽。然而,它却能发射出足以摧毁整颗行星的激光束。这道激光或许能在我们星球表面留下严重的灼痕,但也仅此而已。要想产生显著效果,激光必须穿透我们70英里厚的耗能大气层,并且保持与地球同步。这无异于扔石头去穿透敌人的混凝土碉堡。 第一秩序的弑星者基地则更为荒谬。它的体积仅为初代死星的四倍,却能容纳相当于太阳质量的燃料,且在充能或再充能阶段没有任何地震或热故障的迹象。它甚至还被冰雪覆盖。《星际迷航》和《星球大战》的设定都比《天外天》先进好几个数量级,但《天外天》并未因此却步。相反,影片制作团队执着于表现减压场景。1971年,苏联“联盟11号”飞船的宇航员就是在返回大气层时因减压而不幸遇难的。 《星际迷航》中频繁提及“ tachyons( tachyons)”,仿佛这种超光速粒子真实存在。但据我们所知,它们并不存在。目前人类已发现29种基本粒子,其中并不包括 tachyons。即便虫洞真的存在,其形态也与《星际迷航:深空九号》中展现的完全不同,更不可能成为一种优于直接飞行的太空旅行方式。无论是否存在虫洞,光速始终是宇宙中的速度极限。太空战役 恩多战役结束后,恩多星就变成了这副模样:那种高度集中的能量会产生黑洞。在黑洞形成之前,恒星会迅速衰老,当核心生成铁元素后便会发生爆炸。弑星者基地与其摧毁的恒星一同走向毁灭。 《星际迷航》中没有超级武器,不过博格球体看起来像是死星的仿制品。至于行星毁灭,《星际迷航》根本不需要超级武器。行星和卫星经常毫无缘由地爆炸。鲸鱼座阿尔法星系的一颗行星爆炸,导致可汗被困在邻近的一颗荒芜星球上。克林贡母星的一颗卫星爆炸,促使克林贡人在《星际迷航6》中走上和平谈判桌。创世星在《星际迷航3》接近尾声时爆炸。实际上,行星不会爆炸,恒星才会。如果行星会爆炸,那么地球、火星以及伽利略卫星中的木卫一就不该存在了。地球和火星都经历过重大碰撞。木卫一则正被引力潮汐力撕裂,每秒损失约一吨物质。 我最近发现了这样一则信息: 某个超大质量黑洞喷流的能量比死星的激光还要强大。 嗯,我当然希望如此。就摧毁行星而言,死星的激光威力堪比激光笔。它本可以拖拽小行星并将其掷向目标。一颗质量相当于360万亿磅的小行星就能灭绝地球上所有生命。何必非要让行星爆炸呢?完全可以向行星表面投放只针对高等种族的生物武器。而最不适合这项任务的武器,就是肮脏的核弹头。辐射会让地面行动变得不可能。如果一颗星球人口稠密,像《雷神之锤4》中那样发动地面入侵会极其愚蠢。既然拥有轨道武器平台,为何还要让你的武装部队置身险境?你只需要让部队去肃清任何抵抗,除此之外无需过多行动,除非你轻视那些在你麾下服役的士兵。或许死星的主武器可以提供炮火支援,来削弱像敌方基地这样的坚固目标,但在飓风、台风、沙尘暴、大规模野火或火山喷发期间,完全别指望它能派上用场。即便是在理想条件下,激光武器的用途也十分有限。 太阳风 在遥远的银河系中,太阳风能够撕碎太空中的金属结构。然而不知为何,《星球大战:亡命之徒》中的卫星们却能各自保留住大气层。这怎么可能呢?这根本不可能。 太阳风是真实存在的,它能提供抵御星际辐射的保护作用。在日球层之外遇到的宇宙射线强度是日球层内的三倍。太阳风还会非常缓慢地侵蚀行星的大气层。火星在四十亿年前失去磁场后,太阳风已将其大气密度削减至地球的1%。那么,为什么金星在同样没有磁场的情况下,大气层厚度却是地球的115倍呢?有一种理论认为,金星曾经历过一系列火山喷发,烘烤了其表面。或许在仅7.5亿年前,金星还是适合生命居住的。该星球表面布满了撞击坑,其分布看起来完全随机。这可能意味着整个星球表面会周期性地沸腾,抹去一切痕迹。目前仍有活火山存在。我们或许永远无法确切知道它到底经历了什么。 这种假设的反能量与反物质是直接对应的。星际迷航中的星系中心并没有包含四百万太阳质量的超大质量黑洞——人马座A*,而是存在着一个名为沙卡利的星球,那里是一个恶意超生命体的家园。在我们真实的星系中,联邦星舰企业号不会在星系边缘或核心区域遭遇能量屏障。 超光速引擎 超光速空间只是基于幻想的概念抽象,用于描述超光速引擎,其作用类似于《星际迷航》中的曲速引擎。任何有质量的物体,当接近光速时,其质量会变得无限大。这意味着维持速度需要无限能量,同样,要让自己停下来也需要无限能量。如果能像无质量的光子一样体验时间,据说就像完全没有经历时间一样。当达到光速的95%时,时间膨胀效应会使你在飞行中度过的每一年对应正常时间的三年。

当然,电影中展现了反抗军和伊沃克人庆祝胜利的场景,但实际上他们不太可能真正享受盛大的欢庆时刻。为什么呢?死星的所有残骸和碎片会如雨点般坠落到恩多星,将其地表夷为平地。死星反应堆核心释放的辐射很快就会开始扼杀地表上的所有生命。起初,这场灾难的余波可能会呈现出壮观的光影秀,但随着更重的碎片被引力吸引而来,局势会迅速演变成一场浩劫。相比之下,白垩纪-古近纪灭绝事件都显得温和许多。无论是帝国还是反抗军,都没有足够的资源来清理这片碎片带并拯救这颗卫星。最终,反抗军领导层向伊沃克人送上了美好的祝福和热忱的握手,除此之外,便再无其他实质性帮助了。反抗军要管理整个银河系。恩多已经完成了它的使命。 当两支舰队在一颗可牺牲的星球上空交战时,就会发生这样的情况。如果这颗星球本身具有价值,而攻击者又不想冒险将其表面变成一片地狱般的景象——大气变得黑暗污浊、温度骤降、辐射弥漫,那么在低轨道与敌方舰队交战或许根本就不会是选项之一。 这些都是太空战争中不可避免的后果,而作家们往往不愿考虑这些。 浪费的银河帝国 帝国是如何凭借这样糟糕的逻辑统治银河系的? 帝国在不使用超级武器时确实表现出色。一旦超级武器介入,帝国所做的就只有浪费宝贵的资源。第一颗死星摧毁了杰达城,这里是为死星供能的凯伯水晶的产地。杰达是一颗巨大的星球。克伦尼克本可以选择摧毁一个相对无用的区域,但他没有,反而让这座拥有宝贵资源的城市化为乌有。 在埃杜星,即便盖伦承认帮助了义军,克伦尼克还是决定处决参与死星项目的工程师们。或许当时劳动力市场上有大量迫切想要以更低薪资干得更好的工程师吧。 死星的第二个目标是斯卡里夫上的数据穹顶。死星计划当时已经传输给了义军,而那些计划只是穹顶内海量数据的一小部分。塔金毫无正当理由地摧毁了堡垒以及许多无价的数据,或许他只是觉得无聊了。塔金向莱娅公主逼问义军基地的位置。他威胁如果她拒绝就摧毁奥德朗。奥德朗因为帝国间谍网络本应掌握的情报而被摧毁。天啊,大量X翼战机、装备和建筑物资正运往雅文4号。或许我们的间谍发现了什么。塔金毫无正当理由地摧毁了这颗星球。他本只需下令将莱娅送回牢房,不动奥德朗一根毫毛,再谎称星球已被摧毁。这场全银河系最愚蠢的审讯就此结束。 死星被一个菜鸟飞行员——那个农场小子摧毁了,即便在维德和他的护航机被消灭后,他都没把X翼战机停在关键排气口仅几英尺的地方。一记毫无必要的幸运射击摧毁了空间站。一座耗资852千万亿信用点建造的空间站瞬间化为乌有。 为什么?不为什么。我们会再建造一个超级武器,这在预算之内。 然而,联邦曾有机会消灭所有面对过的主要对手,却每次都未能成功。它本有很多机会利用已掌握的技术优势,比如《星际迷航:原初系列》剧集《以任何其他名字》中引入的显著改进的曲速驱动引擎,以及其特工在《星际迷航:原初系列》剧集《企业号事件》中窃取并成功应用的隐形装置。至于安保方面,只需观看《星际迷航2-4》,就能了解联邦在处理一系列问题时的糟糕表现。一个科学团队在雷古拉附近一个没有武装的科学实验室里制造行星地球化鱼雷,直到整个团队被可汗的人屠杀后,你才会看到哪怕一名安保人员。 我非常感谢您以及所有花时间研读我研究内容的人。我不确定是什么引发了他们对这篇特定文章的热烈支持,或许他们只是喜欢看到《星球大战》和《星际迷航》通过科学和逻辑进行剖析。 不过有一点双方或许能达成共识:《太空:1999》(1975 - 1977)仍是有史以来最糟糕的科幻电视剧。在1999年9月13日,月球因核废料引发的爆炸而脱离了其运行轨道。阿尔法月球基地及其311名居民踏上了一场漫无目的的旅程。在整个系列中,月球有着两种截然不同的运行速度。极快的速度能将月球传送到新的恒星系统,而在本集故事发生的恒星系统内部,则会切换为一种慢得多的速度。随后,为了下周在宇宙另一区域展开的剧集,月球又会再次以极快速度航行。那些武器都是从哪里来的呢?按最初的设计,阿尔法月球基地距离地球仅三天路程,根本无法在深空长期生存。第一季尚可一看,而评论家认为第二季过于依赖动作场面,缺乏引人入胜的叙事。这部当时耗资最高的英国科幻系列剧最终惨淡收场。老鹰乐队确实很酷。 更多科学相关内容: 维多利亚·多罗日纽克博士的辐射指南 “奥德赛”号的真实航行 火星上的异星工厂 到处都是蠢货!蠢货皮特·赫格塞斯和埃隆·马斯克假装自己理解各种事物和观点: 马斯克和赫格塞斯发誓要“让星际迷航成为现实”,却忽略了这部剧传达的教训 他们还忽视了剧中所有技术和科学上的错误。 在因政治立场失去大量业务后,马斯克的智力再次变得迟钝。他那沉迷药物、睡眠不足且精神失常的大脑又开始不断冒出荒谬的想法。比如这个: 埃隆·马斯克称存钱养老毫无意义,因为人工智能将创造一个物质富足的世界:“这无关紧要”