@ 2014.12.01 , 09:00

WHAT IF: 激光雨伞

如果下雨的时候只能打伞或者只是躲在屋檐下未免有些无聊。来点创意的,我们脑袋上顶一个激光枪,自动瞄准,击中蒸发掉雨点,十米之内弹无虚发怎么样!

Zach Wheeler


用激光挡雨是所有脑洞大开系列话题里听上去有点意思,只要你……

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这个主意听上去很灵的,而且……

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好吧,这个我们只是想一想,想一想又不会怀孕!

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这是个不太实际的想法。

首先,我们来看一下最基本的能量守恒公式。蒸发掉一升水需要大概 2.6 兆焦耳的能量,如果水温低的话还会更多。其实加热水到沸点边缘只用掉这2.6兆焦耳的一小部分,大部分能量消耗在把水从100℃继续加热到蒸发。但是,一场稍微大一点的雨,每小时就能有一英寸的降水量。所以计算过程并不复杂,你只需把降水速率乘以2.6兆焦耳,就能得到「激光伞」所需的能量(瓦特/每挡雨所需平方米),这么多单位组合在一起还能流畅运算真是有点不适应。

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每平方米需要9千瓦的能量,这要比太阳献给这样大小地面的能量多得多。所以,大雨中,激光四射的你很快就会被蒸汽包围,而且还在一直升温。

换句话说,你制造了一个人体大小的气压锅,你觉得待在气压锅里会舒服吗?

不过,事情还会变得更糟!「用激光蒸发雨滴」这件事情远比你想的复杂,说实话,简直是高深。有许多许多许多的论文讨论过这个课题,基本结论就是这件事需要耗费很多能量——如果你激光用力太猛,那么结果不是蒸发掉雨滴,而是把雨滴打碎了。

这里有个视频展示了雨滴被激光击中的样子。你可以看到雨滴被击碎了,而不是蒸发了。所以,要达到一击蒸发的程度,需要的能量可能就海了去了。

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搁下能量不说,瞄准也是个问题。理论上,这个问题可以解决。自适应光学技术可以高精度且高速控制光束。在100平方米的范围里干掉所有雨滴,需要每秒50,000次脉冲射击。这个频率还是可以接受的,不至于让我们陷入高深的物理难题。但这种装置也足够复杂,绝对不是一支激光枪装在一个旋转底座上那么简单。

其实,我们完全可以忽略瞄准问题,用足够快的速度随机发射激光就行了。但是随机发射的激光射出多远才能击中一颗雨滴呢?回答这个问题不难;就和我问你,你在雨中的能接受的能见度是多少,答案应该是至少几百米远。除非你连自己的邻居也要用激光保护起来挡雨,激光乱射一通实在没啥用处。

而且,老实说,就算你想用激光把你的邻居也保护起来……

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……乱射激光肯定没用。

本文译自 xkcd,由译者 Junius 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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