淺談電流的定向問題：從游戲到現(xiàn)實(shí)

■張常祿

在知名游戲“紅色警戒”中,特斯拉發(fā)明了以特斯拉線圈為基礎(chǔ)的電能武器。電能是否能真正成為武器呢?

首先我們看一下特斯拉線圈的介紹:最開始的特斯拉線圈由一個(gè)初級線圈僅幾圈的互感器、電容器、打火器、變壓器和感應(yīng)圈等設(shè)備組成,是一種使用變壓器使普通電壓升壓,然后經(jīng)由兩極線圈,從放電終端放電的設(shè)備。盡管從理論上講,放電頂端和地面的電勢差為無限大,但是它受到供電電源的功率限制,實(shí)際上電弧的長度不會無限大。因此,特斯拉線圈的電弧不會很長。也就是說直接用特斯拉線圈是行不通的。

電流的定向一直是人們多年不能解決的問題。于是人們嘗試以電能作為動力,用一些介質(zhì)實(shí)現(xiàn)夢想——這就是電磁炮的由來。雖然這和真正的目標(biāo)有著天壤之別,但至少用電能作為武器的夢想達(dá)到了。電磁炮的原理是這樣的:利用電流產(chǎn)生作用力,從而將炮彈推出去。這種方法破壞力巨大,但是其與傳統(tǒng)火炮相比沒有本質(zhì)上的區(qū)別,離我們的預(yù)期相距甚大。但同時(shí)具有一定的優(yōu)點(diǎn):(1)電磁推動力大,彈丸速度高,破壞力遠(yuǎn)大于火炮。(2)炮彈體積小,重量輕,可顯著提高武器系統(tǒng)的攜彈量,減少后勤負(fù)擔(dān)。(3)比較經(jīng)濟(jì)。(4)電磁力易于控制。有利于彈丸的穩(wěn)定性,易于控制彈丸的方向。(5)隱蔽性好,不易被敵人發(fā)現(xiàn)。我國目前也在加緊研究電磁炮科技,而且成果頗豐。

我們是否可以創(chuàng)造定向電流呢?答案仍然是否定的。“然而,與其他發(fā)生器不同的是,電弧并不通過電阻最小的支路到達(dá)零電位點(diǎn),不僅限于短距離傳遞。特斯拉線圈可以強(qiáng)迫電弧在遠(yuǎn)距離打擊一個(gè)特定的目標(biāo),比如坦克或者士兵,即使這并不形成到零電位的最短回路。”這是“紅色警戒”中有關(guān)磁能武器的介紹,其中的原理是使電流不經(jīng)過最短回路而是人工指定的路徑。根據(jù)“最小時(shí)間定律”來判斷的話,這實(shí)際上是不可能實(shí)現(xiàn)的。它會由遠(yuǎn)及近、不分?jǐn)澄业毓舴秶鷥?nèi)的任何一塊導(dǎo)體。我們以這個(gè)思路繼續(xù)想下去,可以用它做一枚炸彈。既然它是在范圍內(nèi)無差別攻擊,這樣的話,就讓這個(gè)范圍到敵方的陣營中去。在這枚炸彈啟動后,它的傷害范圍會越來越小,當(dāng)電壓達(dá)到一定低值時(shí),會停止放電,然后敵人就可以有效地利用它。這不是變相地資敵嗎?

電棍是以電作為武器的實(shí)例之一。這與我們平時(shí)整蠱用的小電擊器是一樣的:如果有物體連接起兩個(gè)電極,就會釋放電能,而且因?yàn)楫a(chǎn)生短路現(xiàn)象,電流進(jìn)一步加大,物體所承受電流量也就因此增大,從而受到了損害。泰瑟槍也算是電能武器之一:發(fā)射兩枚銳器擊中敵人,再借助連接其上的導(dǎo)線釋放電流制服罪犯。這是不安全的:兩枚銳器間隔過大的話,電位差隨之增大,這可能是致命的。但這就是戰(zhàn)爭時(shí)所需要的。這為我們提供了一條思路——打仗的時(shí)候多帶兩捆電線并綁在敵方坦克上,不是也可以克敵制勝嗎?但是因?yàn)榭諝獾膶?dǎo)電能力與導(dǎo)線有差別,所以會導(dǎo)致導(dǎo)線能導(dǎo)電而空氣不能。不過我們還是考慮:(1)設(shè)計(jì)成單兵近戰(zhàn)型武器(可以看成泰瑟槍的大版),但射程不如步槍,巷戰(zhàn)不如刺刀,要它有何用?(2)像“心靈終結(jié)”里的雷神炮艇那樣,通過改變大氣來實(shí)現(xiàn)局部天氣改變,產(chǎn)生類似閃電的攻擊,也就近乎視為電流定向了。但這研究起來十分麻煩,且即使研究出來也會對人類生活產(chǎn)生巨大的影響,因而實(shí)用性幾乎為零。

總之,電流不像光一樣可以折射、不像聲一樣可以反射,更重要的是不像電磁波一樣無需介質(zhì)。所以這使得真正意義上的定向傳播不可被實(shí)現(xiàn)。不過我們也該為此慶幸——否則發(fā)電廠漏電就會摧毀整個(gè)城市了。