當太陽光束對準地球

張桐

如果你恰巧站在這個光束經過的路徑上，毫無疑問你會立刻死去。不過，你的死法和目前已知的所有死法都有點兒不同：一瞬間你就不再是一個生物意義上的存在，而成為一個物理現象了。

這個光束射向大氣層時，它會將光束附近那一小塊的空氣瞬間加熱到上百萬攝氏度。這部分空氣會轉化為等離子體，并且以X 射線的形式向四面八方發散熱量。這些X射線繼續加熱其附近的空氣，使它們也轉化為等離子體，并開始放射紅外線。這有點兒像氫彈爆炸時的情況，只不過比那還要猛烈得多。

這些射線會蒸發一切可見的事物，將其附近的大氣轉化為等離子體，并且逐漸撕裂地球表面。

不過，不妨假設你站在地球的另一端。即使如此，你也難逃一死，因為在這種情況下，整個地球的處境都不會好。那么，你的確切死因是什么呢？

地球的尺寸足夠大，至少可以暫時保護地球另一端的人們免受這個光束的傷害，而且，地震波穿過地球到達另一端也需要一點時間。不過，地球并不是完美的庇護所。殺死你的也不是上述這些。

事實上，你將死于暮光。

夜晚的天空是黑的，因為太陽位于地球的另一端。但是夜晚的天空并不是徹底漆黑的。日出之前和日落之后天空中也會有光，即使太陽完全隱沒，大氣表面也會折射一部分光。

假如上文所說的太陽光束射向地球，X射線、紅外線以及介于兩者之間的任何輻射，都將涌向地球大氣層。因此，我們有必要了解一下，這些不同種類的光與空氣間分別會發生些什么反應。

普通光在大氣中會發生瑞利散射。或許你曾經聽說過，瑞利散射就是“天空為什么是藍色的”這類問題的答案。某種程度上，這個答案是正確的，但是準確地講，這類問題的答案是“因為空氣是藍色的”。當然，天空呈現藍色是因為一系列的物理反應，但世間一切物體呈現的顏色難道不都是因為物理原因嗎？（當別人問起“自由女神像為什么是綠色”時，你會說“因為自由女神像的外層是銅制的，所以最開始它呈現出銅的顏色。隨著時間推移，氧化產生的堿式碳酸銅會慢慢地積附在其表面，而堿式碳酸銅是綠色的”，而不會說“因為自由女神像表面的分子吸收和散射特定頻率的輻射，因此呈現出現在的顏色”。）

當空氣被加熱，電子會擺脫原本束縛著它們的原子核，變成等離子體。來自太陽光束的源源不斷的輻射，必須穿過這些等離子體，因此我們有必要了解各種類型的光與透明的等離子體間的相互作用。在此，我想提到一篇論文，哈里斯·L.邁耶發表于1964年的論文《不透明度計算：從過去到未來》。這篇論文的開頭，是我見過的最優秀的物理學論文開頭：

本文討論的現象幾十億年前就已開始。早在恒星形成之初，不透明度就已經成為決定我們身處的物理世界結構的基本要素之一了。現在，核武器爆炸時的溫度已經達到恒星內部的溫度，不透明度再次成為決定某些重要問題的基本要素之一，只不過這次它決定的是人類毀滅的方式。

與空氣相比，等離子體對X射線更透明。X射線穿過等離子體時，會通過康普頓散射和電子偶產生效應加熱空氣。然而，當X射線穿過等離子體遇到非等離子體狀態的空氣時，它們會迅速消散。超高溫的太陽光束會使越來越多的空氣被加熱，產生源源不斷的X 射線，等離子體氣泡也會隨之不斷擴大。等離子體氣泡邊緣新產生的等離子體會發射出紅外輻射，它們與之前已經產生的那些紅外輻射向外四散，加熱遇到的一切物體。

這個光和熱組成的氣泡會逐漸把地球包裹起來，加熱空氣和每一寸土地。隨著空氣被加熱，等離子體的散射和輻射會傳到越來越遠的地平線。不僅如此，太陽光束接觸點附近的大氣會被轟擊到太空中；這些大氣在太空又會把來自地球的光線反射回去。

輻射包圍地球的準確時間取決于大氣層當時的散射特性。如果恰好遇到半月，影響不會太大。

隨著那個可見光收集器的啟動，月球會隱匿起來，因為原本照亮月球的光線被收集進了太陽光束。太陽光束擊中地球大氣后不久，弦月將會消失。

當可見光收集器發射出的光束擊中地球大氣層時，兩者的接觸點產生的光線會照亮月球。具體情況取決于月球的位置以及你在地球上的位置。如果你恰巧位于光線反射區域，就會立即被這束光線燒死……

當暮光包裹住整個地球的時候，所有人都是最后一次看到日出。

不過，仍然有地球不被完全摧毀的可能。這取決于這個可見光收集器是否能夠追蹤目標。如果不能，那么地球的公轉就能使它得救。如果這個太陽光束只能瞄準某一個固定點，那么3分鐘后地球就會移出光束的照射區域。

但是，地球上的所有人終究還是會死，因為地球大氣和地表的大部分都會消失。只不過地球質量的大部分能以焦炭的形式留存下來。

這束死亡之光仍會繼續向宇宙深處照去。若干年以后，當它到達另一個行星系統時，很可能因為擴散太過不足以汽化任何東西，但它還是亮得可以加熱這些行星的表面。

這個假設場景可能意味著給地球判了死刑，唯一值得慶幸的是，不只是人類這一個物種必須死。

延伸閱讀

1923年，美國物理學家康普頓在研究X 射線通過實物發生散射的實驗時，發現了一個新的現象，即散射光中除了原有波長的X 光外，還產生了波長稍大的X 光，其波長的增量隨散射角的不同而變化。這種現象被稱為康普頓效應。康普頓借助愛因斯坦的光子理論，從光子與電子碰撞的角度對此實驗現象做了圓滿的解釋。

在1923年5月的《物理評論》上，康普頓以《X 射線受輕元素散射的量子理論》為題，發表了他的發現，并用光量子假說做出解釋。他說：“從量子論的觀點可以假設：任一特殊的X 射線量子不是被輻射器中所有電子散射，而是把它的全部能量耗于某個特殊的電子，這個電子又將射線向某一特殊的方向散射，而這個方向與入射束成某個角度……因此，根據量子理論，我們可以期待散射射線的波長比入射射線大，正如實驗測得的那樣。”