LV. 12
GP 22

電磁炮、指向能量武器、量子兵器、時空轉移兵器、相轉移兵器,其相關解說

樓主 David Amiba Chiang david0708
※ 引述《commando001 (突擊隊員)》之銘言:
> 如果磁軌砲和粒子加速器是相同原理的話 
> 那磁軌砲的砲彈是會帶正電的 
> 粒子加速器是利用電場加速磁場轉彎 
> 沒帶電是沒法運作的..... 
拜託...是磁軌砲,不是迴轉加速器= =
沒聽過F=LiB這個大名鼎鼎的式子嗎= =""
貼一下以前沒事做轉成正體用語的大略兵器分類
(改編自Wiki)

一、電磁炮(Electric Gun)
說起電磁炮,有些人可能會想當然地以為是“發射電磁波的武器(就像紅色警戒裡蘇聯的磁暴線圈)”。其實則不然,電磁炮實際上指的是“用電磁力(勞侖茲力)推動子彈的武器”。由於子彈的速度遠遠高於傳統火炮,電磁炮除了可以用來打擊軍事目標外,更可以結合先進的火力控制系統來攔截飛彈。現實世界中的電磁炮已經接近實用,嚴格來說已經不能算SF兵器,而是新概念兵器。

磁軌砲(Rail Gun)
磁軌砲,一譯軌道炮,是電磁炮最常見的式樣。
磁軌砲由兩條平行的導軌組成,子彈夾在兩條導軌之間。兩軌接入電源,電流經一導軌流經子彈再流向另一導軌產生強磁場,磁場與電流相互作用,產生強大的勞侖茲力推動子彈,達到很高的速度(理論上可以到達亞光速,當然這是幾乎不可能實現的。根據狹義相對論可以知道越接近光速,就有越多的能量被轉換成質量,這是不划算的)。
磁軌砲由法國人維勒魯伯於1920年發明。1944年,德國的漢斯勒博士研發出長2m、口徑20mm的磁軌砲,能把重10g的圓柱體鋁子彈加速到1.08km/s;1945年他又將2門磁軌砲串聯起來,使炮彈速達到了1.21km/s。二戰期間,日本也研究過電磁感應炮,並把2kg的子彈加速到335m/s。但由於材料和電力等關鍵問題無法解決,電磁炮的研究陷入瓶頸。1978年,澳大利亞國立大學物理學家理查德·馬歇爾和約翰巴伯等人使用5m長的磁軌砲將質量3.3g的塑膠子彈以5900m/s的高速發射成功的突破性進展。最近業餘的PowerLab成功製做出可以以3.4km/s速度發射6g鋁彈的磁軌砲。美國海軍將磁軌砲作為其三大重點開發項目之一,計劃從2018年開始裝備在未來的DD(X)對陸攻擊驅逐艦,目前已有速度達20km/s的樣品。
在"GUNDAM SEED"中,磁軌砲是一種普及兵器,從地球軍的坦克到自由鋼彈,很多兵器都裝備了磁軌砲。"機甲戰記·龍騎兵"中更是把速射式磁軌砲作為幾乎所有Metal Armor(片中的人形兵器)的標準武裝……但奇怪的是發射效果卻怎麼看都像是普通的機關槍……


PowerLab的15kj磁軌砲

線圈炮(Coil Gun)
1831年,英國科學法拉第發現了電磁感應現象以後,各國軍事專家深受啟發,隨即考慮利用電磁力發射物體的原理來制造武器。最早研究的電磁炮的是線圈炮,也稱高斯炮(Gauss Gun)。線圈炮的工作原理是:炮管由許多個同軸同直徑線圈構成,炮彈上嵌有線圈。當向炮管的第一個線圈輸送強電流時形成磁場,炮彈上的線圈感應產生電流,磁場與感應電流相互作用,推動炮彈前進;當炮彈到達第二個線圈時,向第二個線圈供電,又推動炮彈前進,然後經常第三個、第四個線圈……直至最後一個線圈,逐級把炮彈加速。
線圈炮的優點是炮彈與炮管(線圈)間沒有摩擦,能發射較重的炮彈,電能轉換成動能的效率較高,但供電比較復雜。1845年已有人用線圈炮將金屬棒拋射出約20m;1898年美國一位發明者斷言線圈炮可將炮彈射出230km。但同樣由於技術上無法突破的瓶頸,使線圈炮的開發陷入停滯。而進入20世紀以後,結構簡單的磁軌砲逐漸成為電磁炮研究的主流。
日本作品中的電磁炮基本上是清一色的軌道式、只有"EVA"中曾出現過線圈加速機槍。但在一些歐美游戲中則常常能看到它的身影:例如"星際爭霸(StarCraft)"中人族的機槍兵用的就是高斯步槍(Gauss Rifle)。此外高橋良輔的"餓沙羅鬼"中曾出現一種原理不明的“電磁加農炮(Electromagnetic Cannon)”,從外觀來看有可能是線圈炮。

質量加速器(Mass Driver)
嚴格說來,質量加速器並不是兵器,它原本是一種利用電磁投射原理開發的航天運輸器械。簡單地說,質量加速器是一座巨大的電磁炮--軌道式或線圈式均可,以勞侖茲力將封裝好的貨物(由於瞬間加速度過高,質量加速器一般不能用來發射有人載具)加速到第一宇宙速度發射出去,再由衛星軌道上的人員進行回收。這與傳統的火箭運載相比,不但高效,而且還廉價。
"機甲戰記·龍騎兵"中,基卡諾斯帝國曾用月面上的質量加速器向地球發射隕石(目測直徑約百余米),只一擊便可將一座基地從地圖上抹去。而"GUNDAM SEED"中戰艦使用的MS彈射軌道,也可以算是一種變相的質量加速器。

電熱炮(Thermaleletro Cannon)
電熱炮的原理完全不同於上述兩種電磁炮,其結構也有多種形式。最簡單的一種是採用一般的砲管,管內設置有接到電漿生成器上的電極,燃燒器安裝在砲後膛的末端。當電漿生成器兩極間加上高壓時,會產生一道電弧,使放在兩極間的電漿生成材料(如聚乙烯)蒸發,蒸發後的材料變成過熱的高壓電漿,從而使子彈加速。

二、指向能量武器(Direction Energy Weapon)
指向能量武器是在很小弳角內定向傳輸能量來打擊目標的武器,主要包括雷射武器、高功率微波武器和粒子束武器等。與電磁炮同樣,指向能量武器也正在逐步由SF兵器轉變為新概念兵器。

雷射(Laser Beam)
雷射武器可利用強大的定向發射的雷射束直接毀壞目標或使之失效。其優點在於彈道速度快(光速嘛)、精確度高、彈藥價格低廉且易於補充等。缺點是威力會隨射擊距離遞減,在大氣內衰減現象尤其嚴重。
根據能量強弱,雷射武器可分為高能雷射武器和雷射指向裝置。高能雷射武器可利用高能雷射攜帶的巨大能量摧毀或殺傷敵方目標。1997年10月,美國以中紅外線化學雷射炮兩次擊中在軌道上運行的廢棄衛星,宣告秘密試驗戰略雷射武器完滿成功。雷射指向裝置則主要用於干擾和致盲較近距離的光電感應零件,以及攻擊人眼和一些增強型觀測設備。俄羅斯特種兵在車臣戰爭中用此雷射指向裝置使武裝匪徒瞬間致癱,被劫持的綁有手榴彈的女記者成功被救,這是雷射武器首次用於實戰。
作為最傳統的新概念武器,自"世界大戰"起,雷射武器在各種SF作品中的登場可謂不計其數。大到"GUNDAM"系列中口徑數km的衛星雷射炮(Solar Ray / Clony Laser),小到"星際大戰(Star Wars)"中人手一把的雷射槍;可以說有SF的地方就少不了雷射武器的身影。

粒子光束(Particle Beam)
粒子光束通常與雷射武器統稱為光束兵器(Beam Weapon)。這是因為發射出來的粒子團可以達到亞光速或光速,而且高能粒子束會與大氣分子撞擊產生漂亮的光帶。不過粒子炮在宇宙中並不會產生光束效果,對於動畫片中那些五顏六色的BEAM……唉,大家就當是美術效果吧。
粒子武器的基本原理是利用磁場將粒子團加速、集束後發射,利用粒子團高速撞擊產生的能量以及制動幅射作用將目標瞬間蒸發。由於是分子層面上的攻擊,因此對於粒子武器來說,單純的實體裝甲基本上是沒有意義的。比起雷射武器,粒子武器的威力要大得多,而且可以隨時調整質量與彈道速度。但缺點在於粒子加速器體積巨大難以攜帶,采用環狀加速器雖然可以縮減體積,但加速軌道的切線又會產生致命的輻射……因此除了擁有無敵的米諾夫斯基物理學的GUNDAM世界外,粒子武器一般只有戰艦才用得起。
粒子武器的分類十分龐雜,基本上可以分為帶電的荷電粒子炮(Electron Beam)和不帶電的中性粒子炮(Neutral Particle Beam)兩大類:

荷電粒子炮(Electron Beam)
荷電粒子炮發射的是帶有電荷的粒子團,視種類的不同正電荷或是負電荷都有可能。一般使用線性電磁感應加速器來產生高速電子束,速度可以達到光速的98%左右。美俄研制的地基粒子加速器均為質子加速器,其基本原理是:首先把電子束發生器產生的電子進行加速,然後在高頻振蕩裝置上振動,再於離子發生裝置上把進來的質子用電子包圍起來,使其進入離子加速裝置進行加速,質子因接收能量而加速。在接近出口時,把電子去掉,利用磁場使之變成尖銳的高能指向束流,隨後把質子束發射出去。
其優點是構造簡單易於生產,此外粒子團攜帶的電荷會對目標的電路產生一定的附加傷害。但缺點是荷電粒子團本身的粒子互斥會使粒子團迅速擴散,造成射程降低和威力隨距離遞減。此外粒子團也很容易受磁場的影響而偏轉,在具有高磁場的星球周圍使用時會增加彈道解析的難度。有些SF作品中能用“電磁護壁”之類擋住的粒子炮應該多屬此類。
比較有名的荷電粒子炮,要數"EVA"中第五使徒Ramiel的加速粒子炮(Acceleration Beam)。片中可以明顯看出加速粒子炮與初號機的正子炮相互干涉後的彈道偏轉現象。

中性粒子炮(Neutral Particle Beam)
與粒子團帶電的荷電粒子炮相對的,是粒子團不帶電的中性粒子炮。由於彈藥是用中性粒子,因此沒有彈道受磁場影響而偏轉的問題,也沒有荷電粒子炮的互斥問題,使威力隨距離下降的擴散效應也幾乎不會發生。
中性粒子炮的原理為利用對原子進行加速的方法制造出中性粒子(中子、光子等),然後聚集成高能定向束流,以亞光速發射出去,擊毀目標或使其失效。
"銀河英雄傳說"中,帝國與同盟的艦載/要塞炮多為中子炮(Neutron Beam),間或有荷電粒子炮及雷射炮。著名的巨炮“雷神之槌”便是一門巨大的中子炮。
此外值得一提的是在游戲"鋼鐵咆哮2"中出現的“微中子炮(Neutrinos Beam)”。微中子是現今知道的穿透力最強的粒子,無論是鉛還是混凝土,對於微中子來說都像空氣一樣可以輕易穿透。因此游戲中的微中子光束炮是一種攻擊力0、“對自己對敵人對地球都有好處”的搞笑武器。由於微中子只參與弱交互作用,與質子、電子等一般粒子很難產生關系,因此很難觀測。

電漿炮(Plasma Beam)
電漿炮屬於中性粒子炮的亞種。電漿是繼固體、液體、氣體之後的第四種物質形態。由於電漿本身的溫度可達數百萬至數千萬度,任何物質在其面前也會被瞬間蒸發(生物則會保持臨死外形瞬間碳化,參閱劉慈欣"球狀閃電"),因此其破壞力相當驚人。但問題在於利用托卡馬克裝置(蘇聯科學家在60年代發明的環形磁約束受控核融合實驗裝置)可以產生電漿,其中包含帶正電、負電的粒子,有時還有少數的中性粒子。用磁場加以約束時,不僅不同電性粒子的運動方向不同,帶電粒子的軌跡也會因粒子間庫侖力作用及相互的碰撞而變得不穩定,所以若想把等離子體“發射”出來,射出的粒子只會像放煙火一樣地四散逃逸,而且等離子體的能量越高,這種現象就越嚴重,因此電漿的武器運用十分困難。
"銀河戰隊"中提到使用一種高耐熱粘液將電漿包裹後投出,效果類似榴彈或燃燒彈;而"SEED"竟然可以把電漿像雷射一樣筆直地發射出去,實在是令筆者對創作群的沒常識感歎不已。

MEGA粒子炮(Mega Particle Beam)
"GUNDAM"系列中的招牌武器之一,一譯米加粒子炮。這是一種應用了米諾夫斯基物理學的新型粒子炮,於宇宙世紀0068年被發明,迅速替代了舊式的荷電粒子炮。
MEGA粒子炮發射的是一種被稱為MEGA粒子的特殊粒子團。首先從核融合爐裡聚集米諾夫斯基粒子,然後以高密度的I力場將它們壓縮成MEGA粒子。之後在磁力的收束下,以雷射為載體將MEGA粒子團發射出去(所以在宇宙中也可以看到MEGA粒子炮發射的光束),其威力是同功率雷射的約4倍。
但與其他的粒子炮一樣,MEGA粒子炮也存在體積巨大這一致命缺點,因此同樣也只能搭載在戰艦級的作戰單位上。為了彌補這一缺陷,地球聯邦的技術人員(就是米諾夫斯基博士啦)開發出了一種名為E-CAP的裝置。這項革命性的發明可以將米諾夫斯基粒子以高能量狀態壓縮儲存,只需要再提供很少一點能量來激發MEGA粒子即可發射。E-CAP由機動戰士基地或母艦中的能量冷凝器進行補給,簡單地說便是一個粒子電池。地球聯邦軍基於這項技術開發了MS用的光束來福槍,之後又開發出了改良型、可隨時更換的E-PACK(能量彈夾),使光束兵器成了MS的標准武裝。
 
誘導光束炮(Homing Beam)
說實話,這是一種用現代科學幾乎無法解釋的技術--也就是“會轉彎的光束武器”。
如果說"MACROSS"裡天頂星戰艦那種誘導光束炮還能理解為通過磁場令荷電粒子炮轉向,那麼"飛越巅峰"中的“誘導雷射(Homing Laser)”便已經完全背離物理法則了--如果是利用強重力場令光束彎曲的話,那麼直接用這個能令光線彎曲的重力場(那幾乎就是黑洞了,詳見“重力兵器”)攻擊不好嗎?
至於"SEED"中禁斷鋼彈的誘導電漿炮(!)……那根本就是匪夷所思的東西……不提了。

微波(Microwave)
一般來說,微波屬於非殺傷性武器。由於微波的高穿透性,它一方面可以使目標的電子設備發生故障,另一方面也可以迅速加熱生物細胞中的水分令其燙傷--微波爐就是這個原理。在"V GUNDAM"中就有利用空間站的微波供電裝置令敵人喪失戰斗力的情節。
但是,當有需要時,微波一樣可以成為致命的殺人武器--對、便是那著名的創世紀(Genesis)。
創世紀的原理,是將核彈引爆後的射線進行兩次反射後集束射出。其中即包含高熱輻射,也有致命的γ射線。γ射線可以穿透絕大多數的物質,當人體被高能量的γ射線穿透時,全身水分會瞬間沸騰、蒸發致死。不過"SEED"中人體如同中了北斗神拳般瞬間爆炸的效果未免太誇張了,制作群的創作功夫實在讓人無話可說。


除此以外,神秘的ACG世界裡還有許多難以理解甚至背離物理定律的詭異定向能兵器,如什麼破壞光線、冷凍光線、牽引光線、重力遮斷光線、素粒子分解光線、牙膏光線、烤肉光線……或者干脆就叫怪光線的……這些東西大家知道就好,不必深究,不然腦袋會壞掉的。


三、量子兵器(Quantum Weapon)

所謂量子兵器,基本上可以理解為“應用量子力學的武器”。相對於雷射、粒子束這些現在已有理論基礎的新概念兵器而言,量子兵器還停留在純粹的SF階段,支持其的許多理論甚至沒有經過科學驗證(註:因該說是根本沒有這些理論......如果有的話就糟糕了XD)。
 

重力兵器(Gravity Weapon)
當一顆質量巨大的恆星的壽命終結時,會在本身重力遠大於壓力的影響下崩塌,並形成強大的重力場。如果核心的重量能夠令這種塌陷無限地繼續下去,而不會與壓力平衡,就產生了黑洞。假如我們以人工方式進行崩塌的話,也可以產生一個人工重力場。
如果說常規炸彈是靠火藥爆炸的沖擊波殺傷目標的話,重力兵器就是靠重力場壓碎或是撕碎目標。ACG作品中常見的表現方法是射出一個黑黑的重力球,打中目標後開始塌陷,順便把周圍的一些花花草草什麼的全都吸進去。這種武器發展到極致就是黑洞炸彈,或者叫模擬黑洞(Simulation Black Hole)。之所以是“模擬”,是因為它與真正的黑洞存在以下區別:1、規模小(不然發射者自己也玩完了);2、由於質量不足,會在短時間內因霍金輻射而蒸發。當然也有用木星壓縮成黑洞炸彈,一發把銀河系炸成甜甜圈這種極端個例存在(可以算是真正的黑洞了,不過以木星的質量是不可能產生那麼大的效果的),好孩子千萬不要模仿。
要注意的是,一定要把黑洞送到敵人身上才會發生效果!因為就算變成黑洞,離他遠一點的重力場也不會有一絲一毫的改變喔!

重力波兵器(Gravity Wave)
重力波兵器是一種終極的指向兵器,也是指向兵器在量子重力時代的最終發展(除了時光機以及蟲洞外XD),其原理是藉由產生短暫的黑洞以制造重力場的強烈波動。由於在宇宙中缺乏媒介,聲波、沖擊波等無法傳播,導致傳統的爆炸性武器、包括核武器的效果都大打折扣。而重力波則沒有這個限制,因此在宇宙中,指向發射的強大重力波可以很容易做到擴散性殺傷的效果。ACG中的重力波武器有重子炮(Gravitron Cannon)、重力波炮(Graviton Craft)、重力沖擊炮(G Impact Cannon)等許多種類,其原理應該是基本一樣的。另外,"翼神傳說"中Rahxephon的“聲波攻擊”,本質上也是利用量子凝縮原理(實際上,這又是SF了XD)產生高能重力波(所以在宇宙中也可以用)。

反物質兵器(Antimatter Weapon)
物質是由分子和原子組成,原子是由帶負電的電子和帶正電的原子核組成,如果由帶正電的電子與帶負電的原子核組成原子,那麼就是反原子,由反原子就可組成反物質。當反物質和物質接觸時會產生湮滅效應、以光子的形式釋放出巨大能量,也就是說會放出大量的γ射線。一毫克反物質與一毫克正物質湮滅時會產生相當於430噸TNT的爆炸力,因此現在的許多科學家都認為反物質武器將是繼核武器之後的又一種毀滅性武器。不過幸好目前為止只有粒子加速器可以以超級昂貴的價格生產反物質,所以暫時是不用擔心的啦。

動漫中最常見的反物質武器就是著名的正子炮(日本人翻陽電子砲),無論是EVA還是大天使,這正子炮都是無堅不摧呀--只有化不可能為可能的穆叔叔能用一面盾牌擋住正子束,而且還能在那種萬噸級以上的湮滅效應中留個頭盔下來……實在是不服不行。此外,"六神合體"裡的反質子炸彈、"飛越巅峰"裡的光子魚雷也都屬於反物質兵器。

四、時空轉移兵器(Chrono Weapon)
時空轉移兵器是一種應用蟲洞或類似效應的武器,共通原理為直接或間接地將目標傳送到另一時空(註:目前相關理論基礎只有廣義相對論未禁止此類情況而已)。

瓦普兵器(Warp Weapon)
由於這類武器並沒有一個固定的統稱,故筆者杜撰了這麼個名字。這種武器的基本原理是利用蟲洞之類的轉移技術進行轉移空間的打擊,例如透過蟲洞攻擊目標的防御死角,或是直接把炸彈轉移到目標內部等。由於沒有物理彈道,且攻擊方向與發射位置無關,這種攻擊非常難以防御。"機動戰艦NADESICO"中木連戰艦神無月號就曾使用"玻色子跳躍技術"(實際上沒有這種東西)傳送炮彈,令撫子號陷入苦戰。"勇者王"中的ES導彈、ES爆雷,還有"魔裝機神"中的蟲洞炮(Worm Smasher)也都是這類武器。

次元兵器(Dimension Weapon)
與瓦普攻擊不同,次元兵器的轉移對象是“目標本身”。例如"超時空世紀"中的時空震蕩彈(Dimension Shocker)就是以時空的隨機扭曲(即時空泡沫)將一定范圍內的物質彈到其他時間或空間去,片中稱其為繼A(原子)、B(生物)、C(化學)後的第四種大規模殺傷性武器“D武器(時空)”。但是,你們就沒有想過被傳送到其他時空的敵人會給當地居民造成怎樣的麻煩嗎?還是某使徒比較注意環保,把吃下去的東西都放在固定的封閉空間裡……這麼說來,多拉A夢的四次元口袋也可以作為次元兵器使用?

五、相轉移兵器(Phase Shift Weapon)
“相(Phase)” 是指物質在固定環境下的形態,例如液體水是水的一個相、固體冰是水的另一個相,從一個相到另一個相的變化稱為相轉移(Phase Shift)。物質在從低位相向高位相轉移(融化、蒸發)時要吸收能量,反過來則會釋放出能量。相轉移引擎就是利用這個原理制造出來的半永動機。將能量加注在目標上使其物質構成發生劇烈的高位相轉移達到破壞效果,就稱為相轉移炮。而反過來,利用低位相轉移吸收能量的特點,以裝甲晶格的相位變換來迅速擴散動能武器的沖擊力和熱量,就是著名的相轉移裝甲(Phase Shift Armor)


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