【知识点】电影,动漫,游戏中的科幻武器大盘点

一、电磁炮(ElectricGun)

说起电磁炮,有些人可能会想当然地以为是“发射电磁波的武器(就象《红色警报》里苏联的磁暴线圈)”。其实则不然,电磁炮实际上指的是“用电磁力(洛仑兹力)推动弹丸的武器”。由于弹丸的速度远远高于传统火炮,电磁炮除了可以用来打击军事目标外,更可以结合先进的火控系统来拦截导弹。当然,由于现实世界中的电磁炮已经接近实用,严格意义上来说已经不能算SF兵器,而是新概念兵器。

轨道炮(RailGun)

轨道炮,一译导轨炮,是电磁炮最常见的式样。

轨道炮由两条平行的导轨组成,弹丸夹在两条导轨之间。两轨接入电源,电流经一导轨流向弹丸再流向另一导轨产生强磁场,磁场与电流相互作用,产生强大的洛仑兹力推动弹丸,达到很高的速度(理论上可以到达亚光速,当然这是几乎不可能实现的)。

轨道炮由法国人维勒鲁伯于1920年发明。1944年,德国的汉斯勒博士研制出长2米、口径20毫米的轨道炮,能把重10克的圆柱体铝弹丸加速到1.08公里/秒;1945年他又将2门轨道炮串联起来,使炮弹速达到了1.21公里/秒。二战期间,日本也研究过感应加速式电磁炮,并把2千克的弹丸加速到335米/秒。但由于材料和电力等关键问题无法解决,电磁炮的研究陷入瓶颈。1978年,澳大利亚国立大学物理学家理查德·马歇尔和约翰巴伯等人使用5米长的轨道炮将质量3.3克的塑料弹丸以5900米/秒的高速发射成功的突破性进展。美国海军将轨道炮作为其三大重点开发项目之一,计划从2018年开始装备未来的DD(X)对陆攻击驱逐舰。

在《GUNDAMSEED》中,轨道炮是一种普及兵器,从地球军的坦克到自由高达,很多兵器都装备了轨道炮。《机甲战记·龙骑兵》中更是把速射式轨道炮作为几乎所有MetalArmor(片中的人形兵器)的标准武装……但奇怪的是发射效果却怎么看都像普通的机关枪……

线圈炮(CoilGun)

1831年,英国科学法拉第发现了电磁感应现象以后,各国军事专家深受启发,随即考虑利用电磁力发射物体的原理来制造武器。最早研究的电磁炮的是线圈炮,也称高斯炮(GaussGun)。线圈炮的工作原理是:炮管由许多个同轴同口径线圈构成,炮弹上嵌有线圈。当向炮管的第一个线圈输送强电流时形成磁场,炮弹上的线圈感应产生电流,磁场与感应电流相互作用,推动炮弹前进;当炮弹到达第二个线圈时,向第二个线圈供电,又推动炮弹前进,然后经常第三个、第四个线圈……直至最后一个线圈,逐级把炮弹加速到很高的速度。

线圈炮的优点是炮弹与炮管(线圈)间没有摩擦,能发射较重的炮弹,电能转换成动能的效率较高,但供电比较复杂。1845年已有人用线圈炮将金属棒抛射出约20米;1898年美国一位发明者断言线圈炮可将炮弹射出230公里。但同样由于技术上无法突破的瓶颈,使线圈炮的开发陷入停滞。而进入20世纪以后,结构简单的轨道炮逐渐成为电磁炮研究的主流。

日本作品中的电磁炮基本上是清一色的轨道式、只有《EVA》中曾出现过线圈加速机枪。但在一些欧美游戏中则常常能看到它的身影:例如《星际争霸(StarCraft)》中人族的机枪兵用的就是高斯步枪(GaussRifle)。此外高桥良辅的《饿沙罗鬼》中曾出现一种原理不明的“电磁加农炮(ElectricMagneticCannon)”,从外观来看有可能也是线圈炮。

质量加速器(MassDriver)

严格说来,质量加速器并不是兵器,它原本是一种利用电磁投射原理开发的航天运输器械。简单地说,这是一座巨大的多段轨道炮,以洛仑兹力将航天载具逐级加速到第一宇宙速度,再由卫星轨道上的人员进行回收。这与传统的火箭运载相比,不但高效,而且还廉价。

《机甲战记·龙骑兵》中,基卡诺斯帝国曾用月面上的质量加速器向地球发射陨石(目测直径约百余米),只一击便可将一座基地从地图上抹去。而《GUNDAMSEED》中战舰使用的MS弹射轨道,也可以算是一种变相的质量加速器。

此外,电磁兵器还包括电热炮(ElectroThermalGun)和电热化学炮(ElectroThermalChemicalGun)等亚种,但在ACG作品中基本没出现过,这里就略过不提了。

二、定向能武器(DirectionEnergyWeapon)

定向能武器是在很小立体角内定向传输能量来打击目标的武器,主要包括激光武器、高功率微波武器和粒子束武器等。与电磁炮同样,定向能武器也正在逐步由SF兵器转变为新概念兵器。

激光(LaserBeam)

激光武器可利用强大的定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效。其优点在于弹道速度快(光速嘛)、精度高、弹药价格低廉且易于补充等。缺点是威力会随射击距离递减,在大气内衰减现象尤其严重。

根据能量强弱,激光武器可分为强激光器和弱激光器。强激光器又称高能激光武器,可利用高亮度强激光束携带的巨大能量摧毁或杀伤敌方目标。1997年10月,美国以中红外线化学激光炮两次击中在轨道上运行的废弃卫星,宣告秘密试验战略激光武器完满成功。弱激光器则主要用于干扰和致盲较近距离的光电传感器,以及攻击人眼和一些增强型观测设备。俄罗斯特种兵在车臣战争中用此低能激光武器制使武装匪徒瞬间致瘫,被劫持的绑有手榴弹的女记者成功被救,这是激光武器首次用于实战。

作为最传统的新概念武器,自《大战火星人》的死光起,激光武器在各种SF作品中的登场可谓不计其数。大到《GUNDAM》系列中口径数m的卫星激光炮(SolarRay/ColonyLaser),小到《银河英雄传说》中的脉冲步枪;可以说有SF的地方就少不了激光武器的身影。

粒子光束(ParticleBeam)

粒子光束通常与激光武器统称为光束兵器(BeamWeapon)。这是因为发射出来的粒子团可以达到亚光速或光速,而且高能粒子束会与大气分子撞击产生漂亮的光束。不过粒子炮在宇宙中并不会产生光束效果,对于动画片中那些五颜六色的BEAM……唉,大家就当是艺术加工吧。

粒子武器的基本原理是利用磁场将粒子团加速、集束后发射,利用粒子团高速撞击产生的能量以及二次磁场作用将目标瞬间蒸发。由于是分子层面上的上海,因此对于粒子武器来说,单纯的实体装甲基本上是没有意义的。比起激光武器,粒子武器的威力要大得多,而且可以随时调整质量与弹道速度。但缺点在于粒子加速器体积巨大难以携带,采用环状加速器虽然可以缩减体积,但加速轨道的切线又会产生致命的辐射……因此除了拥有无敌的米诺夫斯基物理学的GUNDAM世界外,粒子武器一般只有战舰才用得起。

粒子武器的分类十分庞杂,基本上可以分为带电的荷电粒子炮(ElectronBeam)和不带电的中性粒子炮(NeutralParticleBeam)两大类:

荷电粒子炮(ChargedParticleBeam)

荷电粒子炮发射的是带有电荷的粒子团,视种类的不同正电荷或是负电荷都有可能。一般使用线性铁氧体磁场感应加速器来产生高速电子束,绝对速度为每秒30万公里。俄美研制的地基粒子加速器均为质子加速器,其基本原理是:首先把电子束发生器产生的电子进行加速,然后在高频振荡装置上振动,再在离子发生装置上把进来的质子用电子包围起来,使其进入离子加速装置进行加速,质子因接收能量而加速。在接近出口时,把电子去掉,利用磁场使之变成尖锐的高能定向束流,随后把质子束向空间发射出去。

其优点是构造简单易于生产,此外粒子团携带的电荷会对目标的电路产生一定的附加伤害。但缺点是荷电粒子团本身的粒子互斥会使粒子团迅速扩散,造成射程降低和威力扩散。此外粒子团也很容易受磁场的影响而偏转,在具有高磁场的星球周围使用时会增加弹道解析的难度。有些SF作品中能用“电磁防壁”之类挡住的粒子炮应该多属此类。

比较有名的荷电粒子炮,要数《EVA》中第五使徒Ramiel的加粒子炮(AccelerationBeam)。片中可以明显看出加粒子炮与初号机的阳电子炮相互干涉后的弹道偏转现象。

中性粒子炮(NeutralParticleBeam)

与粒子团带电的荷电粒子炮相对的,是粒子团不带电的中性粒子炮。由于弹药是用中性粒子,因此没有弹道受磁场影响而偏转的问题,也没有荷电粒子炮的互斥问题,使威力随距离下降的扩散效应也几乎不会发生。

中性粒子炮的原理为利用对原子进行加速的方法制造出中性粒子(中子、光子等),然后聚集成高能定向束流,以亚光速发射出去,击毁目标或使其失效。

《银河英雄传说》中,帝国与同盟的舰载/要塞炮多为中子光束炮(NeutronBeam),间或有荷电粒子炮及激光炮。著名的巨炮“雷神之槌”便是一门巨大的中子光束炮

此外值得一提的是在游戏《钢铁之咆哮2》中出现的“中微子光束炮(NeutrinosBeam)”。中微子是现今知道的穿透力最强的粒子,无论是铅还是混凝土,对于中微子来说都像空气一样可以轻易穿透。因此游戏中的中微子光束炮是一种攻击力0、“对自己对敌人对地球都有好处”的搞笑武器。由于中微子只参与弱交互作用,与质子、电子等一般粒子很难产生关系,因此很难测量得到。“我假设了一种粒子的存在,但这种粒子却无法测量出来!”物理学家W·泡利(WPauli)这样说。

电浆炮(PlasmaBeam)

电浆炮属于中性粒子炮的亚种(按照大陆的译法应该叫“等离子炮”,但笔者个人认为“电浆”更好听一些)。等离子体是继固体、液体、气体之后的第四中物质形态。由于等离子体本身的温度可达数百万至数千万度,任何物质在其面前也会被瞬间蒸发(生物则会瞬间碳化,参阅刘慈欣《球状闪电》),因此其破坏力相当惊人

但问题在于,利用托卡马克装置(苏联科学家在60年代发明的环形磁约束受控核聚变实验装置)固然可以产生等离子体,其中包含带正电、负电的粒子,有时还有少数的中性粒子。用磁场加以约束时,不仅不同电性粒子的运动方向不同,带电粒子的轨迹也会因粒子间库仑力作用及相互的碰撞而变得不稳定,所以若想把等离子体“发射”出来,射出的粒子只会像放烟火一样地四散逃逸,而且等离子体的能量越高,这种现象就越严重,因此电浆的武器化运用十分困难。

《星河战队》中的P虫使用一种高耐热粘液泡将电浆包裹后投出,效果类似榴散弹或烧夷弹;而《SEED》竟MEGA粒子炮(MegaParticleBeam)

《GUNDAM》系列中的招牌武器之一,一译米加粒子炮。这是一种应用了米诺夫斯基物理学的新型粒子炮,于宇宙世纪0068年被发明,迅速替代了旧式的荷电粒子炮。

MEGA粒子炮发射的是一种被称为MEGA粒子的特殊粒子团。机械首先用能量冷凝器从核融合炉里聚集米诺夫斯基粒子,然后以高密度的I力场将它们压缩成MEGA粒子。之后在磁力束带的收束下,以激光为载体将MEGA粒子团发射出去(所以在宇宙中也可以看到MEGA粒子炮发射的光束),其威力是同功率激光的约4倍。

但与其他的粒子炮一样,MEGA粒子炮也存在体积巨大这一致命缺点,因此同样也只能搭载在战舰级的作战单位上

然可以把电浆像激光一样笔直地发射出去,实在是令笔者对创作群的没常识感叹不已。

为了弥补这一缺陷,地球联邦的技术人员开发出了一种名为ECAP(能量容器)的装置。这项革命性的发明可以将米洛夫斯基粒子以高能量状态压缩储存,只需要再提供很少一点能量来激发MEGA粒子即可发射。ECAP由机动战士基地或母舰中的能量冷凝器进行补给,简单地说便是一个粒子电池。地球联邦军基于这项技术开发了MS用的光束来复枪,之后又开发出了改良型、可随时更换的EPAC(能量弹夹),使光束兵器成了MS的标准武装。

诱导光束炮(HomingBeam)

说实话,这是一种用现代科学几乎无法解释的技术也就是“会转弯的光束武器”。

如果说《MACROSS》里天顶星战舰那种诱导光束炮还能理解为通过磁场令荷电粒子炮转向,那么《飞越巅峰》中的“诱导激光(HomingLaser)”

便已经完全背离物理法则了如果是利用高重力场令光束屈曲的话,那么直接用这个能令光线屈曲的重力场(那几乎就是黑洞了,详见“重力兵器”词条)攻击不好吗?

至于《SEED》中禁断高达的诱导电浆炮(!)……那根本就是匪夷所思的东西……不提了。

微波兵器(MicrowaveWeapon)

一般来说,微波属于非杀伤性武器。由于微波特有的高穿透性,它一方面可以使目标的电子设备发生故障,另一方面也可以迅速加热生物细胞中的水分令其烫伤微波炉就是这个原理。在《VGUNDAM》中就有利用空间站的微波供电装置令敌人丧失战斗力的情节。

但是,当有需要时,微波一样可以成为致命的杀人武器对、便是那著名的创世纪炮(Genesis

创世纪炮的原理,是将核弹引爆后的射线进行两次反射后集束射出。其中即包含高热辐射,也有致命的γ射线。γ射线可以穿透绝大多数的物质,当人体被高能量的γ射线穿透时,全身水分会瞬间沸腾、蒸发致死。不过《SEED》中人体如同中了北斗神拳般瞬间爆炸的效果未免太夸张了,制作群的创作功夫实在让人无话可说。

电磁脉冲(ElectroMagneticPulse)

电磁脉冲炸弹,简称EMP,是一种专门针对电子设备的非杀伤性武器。它可以在十亿分之一秒的瞬间放射出数十亿瓦威力的微波,将攻击半径内的电子设备烧毁。高强度电磁脉冲对电子设备的独特破坏力,是美国进行核试验时无意发现的。1962年7月,美军在太平洋中部的约翰斯顿岛进行了一次代号为“海盘车”的高空核试验,结果这次140万吨TNT当量的核试验,竟造成1400千米之外的夏威夷檀香山地区的供电网发生跳闸,连高压线的避雷装置都被全部烧毁。

三、量子兵器(QuantumWeapon)

所谓量子兵器,基本可以理解为“应用量子力学的武器”。相对于激光、粒子束这些现在已有理论基础的新概念兵器而言,量子兵器还停留在纯粹的SF阶段,支持其的许多理论甚至没有经过科学验证。由于量子力学实在太过艰深,笔者对此也所知有限,故将不对其原理作深入讨论。

重力场兵器(GravitationalFieldWeapon)

当一颗质量巨大的恒星的寿命终结时,会在本身重力塌陷的影响下产生物质凝缩,并形成强大的重力场。如果核心重量能够令这种塌陷无限地继续下去,便产生了黑洞。那么反过来,假如我们以人工方式进行量子凝缩的话,也可以产生一个人工重力场(以上理论没有经过科学证实)。

如果说常规炸弹是靠火药爆炸的冲击波杀伤目标的话,重力场兵器就是靠量子凝缩产生的重力场粉碎目标。ACG作品中常见的表现方法是射出一个黑黑的重力球,打中目标后开始塌陷,顺便把周围的一些花花草草什么的全都吸进去。这种武器发展到极致就是黑洞炸弹,或者叫模拟黑洞(SimulationBlacHole)。之所以2、由于绝对质量不足,会在短时间内消灭。当然也有用木星压缩成黑洞炸弹,一发把银河系炸成甜甜圈这种极端个例存在(可以算是真正的黑洞了,不过个人对以木星的质量能否产生那么大效果表示怀疑),好孩子千万不要模仿。

重力波兵器(GravityWaveWeapon)

重力波兵器是一种量子定向能兵器,也就是定向能兵器在量子时代的新发展,其原理同样是量子凝缩。由于在宇宙中缺乏媒介,声波、冲击波等无法传播,导致传统的爆炸性武器、包括核武器的效果都大打折扣。而重力波则没有这个限制,因此在宇宙中,定向发射的高能重力波可以很容易做到扩散性杀伤的效果。ACG中出现过的重力波武器有重子炮(GravitronCannon)、重力波炮(GravitonCraft)、重力冲击炮(GImpactCannon)等许多种类,其原理应该是基本一样的。

是“模拟”,是因为它与真正的黑洞存在以下区别:1、规模小(不然发射者自己也玩完了另外,《翼神传说》中Rahxephon的“声波攻击”,本质上也是利用量子凝缩原理产生高能重力波(所以在宇宙中也可以用)。

反物质兵器(AntimatterWeapon)

物质是由分子和原子组成,原子是由带负电的电子和带正电的原子核组成,如果由带正电的电子与带负电的原子核组成原子,那么就是反原子,由反原子就可组成反物质。当反物质正物质接触时会产生湮灭效应、放出光子和介子,同时释放出巨大能量,也就是说会爆炸。一毫克反物质与一毫克正物质湮灭时会产生相当于430吨TNT的爆炸力,因此现在的许多科学家都认为反物质武器将是继核武器之后的又一种毁灭性武器。

动漫中最常见的反物质武器就是著名的阳电子炮,无论是EVA还是大天使,这阳电子炮耍将起来都是无坚不摧呀只有咱化不可能为可能的穆叔叔能用面小盾挡住阳电子束 。

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