????????各位小馬大家好呀，歡迎閱讀本期的科學(xué)小馬三千問！本期的主題是獨角獸的防御魔法原理！

????????在不少科幻或魔幻作品中，“防御護盾”的概念總是頻繁出現(xiàn)。從星球大戰(zhàn)的戰(zhàn)機、戰(zhàn)艦的粒子護盾和射線護盾，到星際迷航的偏導(dǎo)護盾，再到暮光閃閃和星光熠熠總是使用的強大防御魔法護盾，似乎這種收放自如的“防御力場”總能成為一面銅墻鐵壁在槍林彈雨中畫出一片安全區(qū)域。

???? ?? 《星際迷航》和《星球大戰(zhàn)：新希望》是最早一批引入護盾概念的科幻影視作品。導(dǎo)演給載具添加護盾的原因其實很簡單：那時候特效主要靠模型完成，給載具的每一次被命中都制作一款獨立的戰(zhàn)損模型實在是過于費時費力，而在槍林彈雨中穿梭的“好人”要是一直不被擊中又未免太過出戲（暴風(fēng)兵的槍法已經(jīng)被吐槽半個世紀(jì)了，要是TIE戰(zhàn)機也打不中X翼就太過分了），所以干脆設(shè)計出“護盾”的概念，讓大多數(shù)命中主角的攻擊被護盾承擔(dān)，省得破壞機體。星戰(zhàn)中作為“壞蛋”的帝國一方干脆設(shè)定TIE基本型戰(zhàn)機“被擦傷就會解體”，“好人”方一槍一個，直接貼一個爆炸動畫上去即可，也不需要制作戰(zhàn)損模型了。就是這么戲劇化的、為了圖方便的設(shè)定，反而隨著這兩部現(xiàn)象級作品深入人心，后續(xù)的太空歌劇里幾乎沒有哪部作品是沒有護盾的。

????????護盾在大部分科幻作品里，一般描繪成消耗能量在周圍構(gòu)建出的防護壁壘形式，但具體消耗什么能量，又如何構(gòu)建壁壘，作者并沒有給出直接答案，往往只是一帶而過，丟下句“給護盾充能！”就草草離去。星球大戰(zhàn)系列在后續(xù)的設(shè)定完善中逐漸填補上了早期作為“兒童劇”草草登場時的不少設(shè)定漏洞（比如早期X翼的射程設(shè)定為1km左右），給飛船的“護盾”系統(tǒng)也補充了一系列的設(shè)定：在星戰(zhàn)世界觀中主要有兩種護盾，分別是“粒子護盾”和“射線護盾”。

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? ? ? ? 粒子護盾是飛船以力場在周圍約束一層粒子形成透明的外殼，可以阻擋動能武器和撞擊傷害；而“射線護盾”則是以一層“能量”投射在飛船周圍，可以吸收和偏轉(zhuǎn)能量攻擊（如爆能束或激光）并阻攔高速運動的物體（但不會阻礙低速物體的通過）。

????????看似這一通七七八八的解釋把星戰(zhàn)中護盾的原理解釋了個大概，但仔細(xì)一看說了跟沒說一樣，都是編劇的車轱轆話：什么“約束一層粒子”，“以能量投射在周圍”，具體是什么粒子、什么能量、為什么能夠阻擋攻擊，我們一概不知。所以想搞清楚獨角獸到底是怎么使用防御魔法，似乎沒有什么科幻作品能夠給出原理性的參考。

? ? ? ? 我們只能在小馬正劇里找典型事例，比如暮光閃閃和星光熠熠空戰(zhàn)時曾使用過護盾法術(shù)：

可以看見星光熠熠對暮光閃閃射出的“激光束”被擋住了。其實星光熠熠的攻擊可能是激光，也可能是粒子束。

????????激光是相干性極好的光束，由許許多多運動方向極為相近的光子組成。因此，除非從正對著激光的角度看——也就是眼睛正好被激光射中——不然是無法看到明顯的亮光的。而我們在黑夜中使用小型激光指星筆時能看到綠色光束實際上是少量因丁達爾效應(yīng)被空氣中灰塵散射的光子進入了我們的眼睛。

? ? ? ? 想產(chǎn)生星光熠熠魔法般的明亮光柱，那么激光的能量密度要足夠高，以至于能夠擊穿空氣讓空氣等離子化并發(fā)出輝光。

????????而粒子束由高能粒子組成，如果是離子束（如α質(zhì)子流射線或β電子流射線），其自身的電荷會使軌跡上的空氣被電離產(chǎn)生輝光；如果是等離子體粒子束則自身就會有明顯的輝光。但粒子束很容易在飛行中因粒子間自身的斥力而逐漸散開，如果不能將粒子加速到接近到光速的相對論速度，那么粒子束的射程會極為有限。再一個就是在大氣層中粒子束很容易被空氣散射和阻礙，除非進行約束否則難以進行遠(yuǎn)距離的攻擊。

????????因此星光熠熠這根粗壯的發(fā)光光束有可能是強度極高、足以電離運動路徑上空氣而產(chǎn)生輝光的激光束，也有可能是用魔法場約束的粒子束。

? ? ? ? ?如果是魔法場約束的粒子束，暮光閃閃想要防御是比較簡單的：只需要干擾約束粒子束團的魔法場就行。當(dāng)攻擊快要命中暮光閃閃時，暮光閃閃只需要近距離施法進行防御，而星光熠熠需要遠(yuǎn)距離施法約束，假設(shè)魔法粒子的傳播和高斯激光束的傳播類似，那么在魔法輸出功率相同的情況下，魔法場的強度與距離的平方呈反比——所以暮光閃閃可以更少的魔力消耗支起一面阻擋星光熠熠攻擊的盾牌。

? ? ? ? 如果星光熠熠的攻擊魔法是發(fā)射激光束，其主要殺傷方式為加熱目標(biāo)點的熱燒蝕損傷和脈沖激光沖擊目標(biāo)點造成的熱應(yīng)力損傷。因此防御激光武器一般有四種思路：增加裝甲厚度、減少熱量吸收、均勻分?jǐn)偀崃亢妥璧K激光傳播。

? ? ? ? 增加裝甲厚度很好理解，防護板越厚，激光越難燒穿防護板。減少熱量吸收可通過增加裝甲表面對激光的反射率或使用燒蝕材料氣化吸熱來實現(xiàn)。均勻分?jǐn)偀崃縿t是通過機動動作讓光斑無法持續(xù)聚焦在某一位點上，從而均勻加熱某一區(qū)域，延長熱量積累到毀傷閾值所需的時間。而阻礙激光傳播的代表方案則是局座的“霧霾防激光”，通過散布散射顆粒大大增加激光傳播時的損耗，減少激光命中目標(biāo)時的功率密度。但這些防護措施都和“護盾”無關(guān)。

????????此外，如果激光的能級足夠高，其焦點附近的空氣將被聚焦形成等離子體。而隨著某種頻率的強激光持續(xù)照射，等離子體中的電子密度不斷增多直到達到臨界密度后，就會形成一層等離子鞘，阻止激光的繼續(xù)深入。在無線電波段，該現(xiàn)象被稱為黑障，當(dāng)飛船再入大氣層時劇烈摩擦空氣而在船身周圍產(chǎn)生的等離子黑障會阻礙飛船與地面指揮中心的通訊。

? ? ? ? 并且這層等離子體不但能夠阻擋激光，還能讓穿越其中的導(dǎo)彈、炮彈等飛行投射物失去穩(wěn)定，無法命中目標(biāo)甚至因翻滾時巨大的過載而解體。

? ? ? ? 所以，暮光閃閃可以通過魔法壓縮周圍的空氣，在自己身前形成一塊“空氣靶”，當(dāng)激光命中這塊靶時會形成等離子鞘，從而阻擋星光的攻擊。另外，通過向這團氣團中塞入雜質(zhì)粒子（如水蒸氣，大氣顆粒物，氣溶膠，暮光閃閃的頭皮屑等）可以讓等離子團更容易生成，而暮光閃閃和星光戰(zhàn)斗的地方周圍就存在大量云層，因此可以很容易獲得水蒸氣和氣溶膠還有暮光閃閃自己的頭皮屑，降低等離子鞘形成所需的能量條件。

??????? 大家可以看到，暮光已經(jīng)用屏障成功阻擋了星光的光束攻擊，但還是用翅膀緊緊掩護住自己的身體，這又是為什么呢？原來，當(dāng)強激光照射到等離子鞘上時雖然無法繼續(xù)向深處傳播，但還是會通過一系列作用加熱等離子體內(nèi)的電子，產(chǎn)生熱電子，這些熱電子會從等離子體背面發(fā)射出來傷害到生物體。但是由于激光照射的時間不長，熱電子能量不算太高，可以被較薄的物體阻擋吸收，因此暮光閃閃選擇用翅膀上的羽毛吸收靶后跑出來的熱電子，從而避免要害器官受到電離輻射的傷害（寫這一段的時候我自己都有點繃不住了，講真這段絕對是科學(xué)小馬三千問系列到目前為止最一本正經(jīng)的胡說八道的一段話）。

? ? ? ? 綜上，我們猜測暮光閃閃的防御魔法可能有兩種防御方式，如果是防御帶有魔法的攻擊，那么就利用近距離魔法場強度更高的優(yōu)勢見招拆招，破除敵方攻擊上的魔法；如果是純物理的攻擊方式（包括激光和投射物），那么就利用壓縮空氣和氣溶膠以及頭皮屑在自身周圍形成等離子體進行阻擋。? ? ? ??