【科学小马三千问】独角兽的防御魔法原理是什么？

        各位小马大家好呀，欢迎阅读本期的科学小马三千问！本期的主题是独角兽的防御魔法原理！

        在不少科幻或魔幻作品中，“防御护盾”的概念总是频繁出现。从星球大战的战机、战舰的粒子护盾和射线护盾，到星际迷航的偏导护盾，再到暮光闪闪和星光熠熠总是使用的强大防御魔法护盾，似乎这种收放自如的“防御力场”总能成为一面铜墙铁壁在枪林弹雨中画出一片安全区域。

        《星际迷航》和《星球大战：新希望》是最早一批引入护盾概念的科幻影视作品。导演给载具添加护盾的原因其实很简单：那时候特效主要靠模型完成，给载具的每一次被命中都制作一款独立的战损模型实在是过于费时费力，而在枪林弹雨中穿梭的“好人”要是一直不被击中又未免太过出戏（暴风兵的枪法已经被吐槽半个世纪了，要是TIE战机也打不中X翼就太过分了），所以干脆设计出“护盾”的概念，让大多数命中主角的攻击被护盾承担，省得破坏机体。星战中作为“坏蛋”的帝国一方干脆设定TIE基本型战机“被擦伤就会解体”，“好人”方一枪一个，直接贴一个爆炸动画上去即可，也不需要制作战损模型了。就是这么戏剧化的、为了图方便的设定，反而随着这两部现象级作品深入人心，后续的太空歌剧里几乎没有哪部作品是没有护盾的。

        护盾在大部分科幻作品里，一般描绘成消耗能量在周围构建出的防护壁垒形式，但具体消耗什么能量，又如何构建壁垒，作者并没有给出直接答案，往往只是一带而过，丢下句“给护盾充能！”就草草离去。星球大战系列在后续的设定完善中逐渐填补上了早期作为“儿童剧”草草登场时的不少设定漏洞（比如早期X翼的射程设定为1km左右），给飞船的“护盾”系统也补充了一系列的设定：在星战世界观中主要有两种护盾，分别是“粒子护盾”和“射线护盾”。

        粒子护盾是飞船以力场在周围约束一层粒子形成透明的外壳，可以阻挡动能武器和撞击伤害；而“射线护盾”则是以一层“能量”投射在飞船周围，可以吸收和偏转能量攻击（如爆能束或激光）并阻拦高速运动的物体（但不会阻碍低速物体的通过）。

        看似这一通七七八八的解释把星战中护盾的原理解释了个大概，但仔细一看说了跟没说一样，都是编剧的车轱辘话：什么“约束一层粒子”，“以能量投射在周围”，具体是什么粒子、什么能量、为什么能够阻挡攻击，我们一概不知。所以想搞清楚独角兽到底是怎么使用防御魔法，似乎没有什么科幻作品能够给出原理性的参考。

        我们只能在小马正剧里找典型事例，比如暮光闪闪和星光熠熠空战时曾使用过护盾法术：

可以看见星光熠熠对暮光闪闪射出的“激光束”被挡住了。其实星光熠熠的攻击可能是激光，也可能是粒子束。

        激光是相干性极好的光束，由许许多多运动方向极为相近的光子组成。因此，除非从正对着激光的角度看——也就是眼睛正好被激光射中——不然是无法看到明显的亮光的。而我们在黑夜中使用小型激光指星笔时能看到绿色光束实际上是少量因丁达尔效应被空气中灰尘散射的光子进入了我们的眼睛。

        想产生星光熠熠魔法般的明亮光柱，那么激光的能量密度要足够高，以至于能够击穿空气让空气等离子化并发出辉光。

        而粒子束由高能粒子组成，如果是离子束（如α质子流射线或β电子流射线），其自身的电荷会使轨迹上的空气被电离产生辉光；如果是等离子体粒子束则自身就会有明显的辉光。但粒子束很容易在飞行中因粒子间自身的斥力而逐渐散开，如果不能将粒子加速到接近到光速的相对论速度，那么粒子束的射程会极为有限。再一个就是在大气层中粒子束很容易被空气散射和阻碍，除非进行约束否则难以进行远距离的攻击。

        因此星光熠熠这根粗壮的发光光束有可能是强度极高、足以电离运动路径上空气而产生辉光的激光束，也有可能是用魔法场约束的粒子束。

         如果是魔法场约束的粒子束，暮光闪闪想要防御是比较简单的：只需要干扰约束粒子束团的魔法场就行。当攻击快要命中暮光闪闪时，暮光闪闪只需要近距离施法进行防御，而星光熠熠需要远距离施法约束，假设魔法粒子的传播和高斯激光束的传播类似，那么在魔法输出功率相同的情况下，魔法场的强度与距离的平方呈反比——所以暮光闪闪可以更少的魔力消耗支起一面阻挡星光熠熠攻击的盾牌。

        如果星光熠熠的攻击魔法是发射激光束，其主要杀伤方式为加热目标点的热烧蚀损伤和脉冲激光冲击目标点造成的热应力损伤。因此防御激光武器一般有四种思路：增加装甲厚度、减少热量吸收、均匀分摊热量和阻碍激光传播。

        增加装甲厚度很好理解，防护板越厚，激光越难烧穿防护板。减少热量吸收可通过增加装甲表面对激光的反射率或使用烧蚀材料气化吸热来实现。均匀分摊热量则是通过机动动作让光斑无法持续聚焦在某一位点上，从而均匀加热某一区域，延长热量积累到毁伤阈值所需的时间。而阻碍激光传播的代表方案则是局座的“雾霾防激光”，通过散布散射颗粒大大增加激光传播时的损耗，减少激光命中目标时的功率密度。但这些防护措施都和“护盾”无关。

        此外，如果激光的能级足够高，其焦点附近的空气将被聚焦形成等离子体。而随着某种频率的强激光持续照射，等离子体中的电子密度不断增多直到达到临界密度后，就会形成一层等离子鞘，阻止激光的继续深入。在无线电波段，该现象被称为黑障，当飞船再入大气层时剧烈摩擦空气而在船身周围产生的等离子黑障会阻碍飞船与地面指挥中心的通讯。

        并且这层等离子体不但能够阻挡激光，还能让穿越其中的导弹、炮弹等飞行投射物失去稳定，无法命中目标甚至因翻滚时巨大的过载而解体。

        所以，暮光闪闪可以通过魔法压缩周围的空气，在自己身前形成一块“空气靶”，当激光命中这块靶时会形成等离子鞘，从而阻挡星光的攻击。另外，通过向这团气团中塞入杂质粒子（如水蒸气，大气颗粒物，气溶胶，暮光闪闪的头皮屑等）可以让等离子团更容易生成，而暮光闪闪和星光战斗的地方周围就存在大量云层，因此可以很容易获得水蒸气和气溶胶还有暮光闪闪自己的头皮屑，降低等离子鞘形成所需的能量条件。

        大家可以看到，暮光已经用屏障成功阻挡了星光的光束攻击，但还是用翅膀紧紧掩护住自己的身体，这又是为什么呢？原来，当强激光照射到等离子鞘上时虽然无法继续向深处传播，但还是会通过一系列作用加热等离子体内的电子，产生热电子，这些热电子会从等离子体背面发射出来伤害到生物体。但是由于激光照射的时间不长，热电子能量不算太高，可以被较薄的物体阻挡吸收，因此暮光闪闪选择用翅膀上的羽毛吸收靶后跑出来的热电子，从而避免要害器官受到电离辐射的伤害（写这一段的时候我自己都有点绷不住了，讲真这段绝对是科学小马三千问系列到目前为止最一本正经的胡说八道的一段话）。

        综上，我们猜测暮光闪闪的防御魔法可能有两种防御方式，如果是防御带有魔法的攻击，那么就利用近距离魔法场强度更高的优势见招拆招，破除敌方攻击上的魔法；如果是纯物理的攻击方式（包括激光和投射物），那么就利用压缩空气和气溶胶以及头皮屑在自身周围形成等离子体进行阻挡。