LV.
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GP
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【閒聊】淺談原子崩壞
綜合討論
樓主
伽藍之森
kalamori
GP100
BP-
2011-02-12 23:41:23 編輯
作者標示-非商業性本授權條款允許使用者重製、散布、傳輸以及修改著作，但不得為商業目的之使用。使用時必須按照著作人指定的方式表彰其姓名。
警告以下文章可能包含作者自身的推測與推論，不喜者請按上一頁離開，謝謝。希望此篇文章對於那些有興趣的人能有所幫助。藍字：專有名詞紅字：文章重點 「原子崩壞」 學園都市僅有七位的等級5超能力者，暗部組織「Item」的首領，麥野沉利所擁有的能力。 堂堂位居七位等級5的第四位，我相信板上諸位沒有人會不認識她吧。但是相較之下，以她為主的討論卻遠遠不及前面的一二三名，那麼可以想到的大概只有一點，那就是對於能力原理不甚了解。 是的，大家都知道原子崩壞，可是卻不知道原子崩壞究竟是怎麼一回事，自然就不知道如何討論，既然這樣，我就簡單說說麥野沉利的能力原理，讓各位能有更進一步的了解。 一、原理說明 關於原子崩壞的解釋，先從小說的內容來看 原文一 以麥野沉利為中心，不健康的純白光束，朝四面八方襲來。其實是以雷擊之勢所放出的特殊電子線。電子與光一樣可因應狀況，顯示出「粒子」與「波形」兩者的性質，麥野則擁有能強制操縱介於兩者之間「曖昧狀況電子」的能力。 這部分主要是說明電子的「波粒二象性」。不管是什麼物體，都具有所謂波粒二象性，也就是同時有粒子跟波動的特性，只是越大的東西波動性就會越小。而這裡點出麥野沉利能夠強制將電子固定在介於這兩種性質之間，而非其中一種。 原文二 像這種「曖昧況下固定的電子」就算撞擊到物體，由於無法決定會呈現「粒子」與「波形」任何一方的反應，就會「滯留」在當場。原本電子只擁有無限接近於零的質量，但這種「滯留」的效力會成為擬似障壁，這道障壁會以釋放時的速度，以可怕的威力撞擊到目標上。 這部分牽涉到「量子穿隧效應」，我稍微簡單解釋下： 所謂「量子穿隧效應」指的是，粒子有機會穿過它原本不能穿過的位能障壁，因為粒子也同時具有波動性。理論上人類也是可以穿過牆壁的，只是由於構成人體的粒子數量太多，加上本身波動性太小，所以人類歷史上還沒有發生過。 而根據上面解釋得知，原本電子具有波動性，當撞擊到物體後會以波的性質穿過到另外一頭，但是由於麥野沉利將電子的性質強制固定在粒子與波動之間，失去波動性質的電子就會以驚人的速度撞上物體。 也就是說，這個能力是以電子為投射物，並用高速撞擊目標的粒子砲，根據小說中提到的，「正確的分類是粒機波形高速砲。」 以上，各位大概都知道麥野沉利的能力究竟是怎麼一回事了吧。 二、問題分析 接著，來談談幾個在文章中具有問題的地方 根據原文一提到，「以麥野沉利為中心，不健康的純白光束，朝四面八方襲來。」得知麥野沉利使用能力時會放出不健康的白光。而從能力的原理得知，麥野沉利所射出的是具有特殊性質電子的電子束，儘管性質特殊，但是電子仍是電子，一般來說電子束是不會發光的。 電子要發出光的情況是電子從高能階躍遷至低能階，其中能量是以光的形式釋放，而且電子能量的高低與波粒二象性無關，頂多會因為能量不同改變物質波的波長。但是波粒二象性的部分具有超能力的前提存在，則可以撇開不論，主要能推論出能力所放出的光是以另一種現象產生的。 這時來想想看，有什麼東西跟電子束有關，並且有發光現象產生。我想各位都有聽過映像管吧？映像管發光原理是陰極射線的電子束撞擊管內填充氣體，氣體外層電子受激發，並從激發態回至基態後便發出光。光的顏色跟填充氣體有關，一般陰極射線實驗管內填充的是氬氣，放出的光為藍色，若是換成氖氣，則是紅色，這種發光原理跟霓虹燈或是極光相同。 所以麥野沉利以電場加速電子束後，高能電子撞擊空氣氣體，氣體內電子受激發後回到基態便會發出光。空氣氣體組成主要為氮氣跟氧氣，發出的光就是極光中較為常見的藍色與綠色，這種發光原理是必須在氣體密度稀薄下才能成立，至於為什麼文中所描述的是發出不健康的白光，老實說我也不知道，或許根據只屬於麥野沉利的現實，就真的能呈現出這樣的情況吧。 接著，在原文二中我們得知，麥野沉利的能力是以高速電子撞擊目標的粒子砲，一般理論上的粒子砲的威力在於高動能轉化成熱能，並藉此來洞穿目標。但是麥野射出的是電子束，跟具有相當比例粒子、離子的電漿團不同，其質量根本不能比。在文中有提到「電子只擁有無限接近於零的質量」，老實講這句話是錯的，雖然電子的質量很小，但是還沒有到接近零的地步，但是總歸來說，電子的質量就是小，這麼一來，對於威力是否驚人就存在著質疑。 在下面我們從數字的觀點來看 電子的質量約為9.109*10^-31 kg，大概是質子質量的1/1800，可以看出其中有著相當大的差距。而粒子砲的射速根據不同種類大致上可以達到光速的90%左右，但是光是電子束的話，比照β射線的速度，約趨近光速，但是根據等級5強大的現實，就直接取光速約2.998*10^8 m/s。 那麼麥野射出的一顆電子的動能，使用動能公式E=1/2mv^2Ee = 1/2*(9.109*10^-31)*(2.998*10^8)^2 = 4.094*10^-14 J 只是這樣看不太出來到底是多大，所以拿幾樣東西來做個比較 美國陸軍制式配槍M9手槍，使用彈頭重約8g的9mm子彈，其槍口動能約為450~500 J，則麥野必須同時射出1.099*10^16 ~ 1.221*10^16個電子，也就是1.826*10^-8 ~ 2.028*10^-8莫耳的電子。 美國陸軍主力戰車M1A2，使用重約4.9kg的120mm貧化鈾彈M829，其砲口動能約為6.116*10^6 ~ 7.503*10^6 J，麥野必須同時射出1.494*10^20 ~ 1.833*10^20個電子，也就是2.482*10^-4 ~ 3.045*10^-4莫耳的電子。 喔喔，就算同等戰車主砲的威力，使用的電子仍未達1莫耳，這樣看來威力真的非常大，根本不需要對此產生質疑。那麼如果使用1莫耳的電子投射，其產生的動能為(4.094*10^-14)*(6.02*10^23) = 2.465*10^10 J，足足是M1A2砲擊的3300 ~ 4000倍，相當驚人。 假設動能100%轉化成熱能，以鐵舉例 鐵的比熱為440 J/kgK，熔點為1808K，假定室溫20℃，若是要使1kg的鐵達到熔點則需要440*(1808-293) = 666600 J，而鐵的熔化熱為13.8 kJ/mol，單位換算為246429 J/kg，兩者相加666600+244629=913029 J，也就是說，要使20℃時1kg的鐵熔化所需要的總熱能為913029 J，則麥野射出的1莫耳的電子束所產生的動能除上熔化所需熱能2.465*10^10 / 913029，約等於27000 kg的鐵，除以鐵的密度7874 kg/m^3，也就是等於約3.4 m^3的鐵。這代表著麥野沉利可以輕易的洞穿眼前的一切。 三、名稱解釋 最後，來談談能力的名稱 相信一定有人會有疑問這個能力為什麼叫做原子崩壞。此時想想看，這個能力主要用到的是電子，那麼這些電子從何而來？ 在空氣中存在的自由電子很容易跟氮氣和氧氣結合，形成氮離子跟氧離子這麼一來，要使用自由電子的難度就大大提升了。既然如此，又要從哪取得電子來使用呢？ 還記得此能力的主要原理嗎？是的，控制電子的性質，使其固定在介於粒子與波動之間，這個跟原子又有什麼關係嗎？ 麥野沉利自身說過這段話： 「有某個混蛋學者說過，因為生存本能制約，只能擁有這種威力程度的威力，如果是真正的力量，就連超電磁砲也能瞬間擺平。不過這種話只是誇大其辭，實際上真的這麼做，我的身體也會因為反動而粉碎。」 而且，在跟濱面一戰接近尾聲時，出現這麼一個情況 麥野沉利的左手臂，自手腕到手肘的部分有如溶化般爆開。從那裡產生的純白光芒，瞄準了濱面仕上的臉。她不管精密的瞄準，試圖放出「原子崩壞」。 這樣可以得到什麼結論？ 沒錯，原子是由質子和中子構成的原子核和電子所組成的，電子之所以會依照一定軌域繞行在原子核外，沒有其他原因，就是電子具有的波動性。而共價鍵、金屬鍵等原子之間的鍵結，同樣是建立在電子的波動性之上。那麼，當電子失去其波動性，就不會繞行在原子核外，而原子間的鍵結也會因此失去效力。 也就是說，麥野能力所需要用到的電子，是從原子或分子的電子軌域中，強制改變電子性質使其失去波動性離開原子核，在麥野發動能力後，原子或分子會變成原子核和曖昧狀態電子分散掉，原子變成原子核後會失去其大部分的體積和其化學性質，這個現象也就是所謂的「原子崩壞」。 一般來說，麥野發動能力時，電子拿取對象應該是針對大氣組成最多的氮氣，氮氣為雙原子分子氣體，其分子軌域中含有14個電子，若是麥野要投射1莫耳的電子束，則需要1/14莫耳的氮氣，乘上氮氣分子量28，則需要使用掉2g的氮氣。這樣看來，麥野犧牲左手換來的那發攻擊，至少是1莫耳電子的數萬至數十萬倍，不只是可以輕易蒸發濱面，蒸發掉10棟大樓應該都不是問題。 原則上，應該是不會產生原子核內程度的崩壞，原子核內的質子與中子是以強作用力緊密的結合在一起，其高速砲的動能是不會造成變化的，畢竟核分裂反應也是要在特定的高溫條件下才會發生，而且使用的撞擊物是中子，電子本身質量並不足以產生反應，所以高速砲撞擊目標造成應該是形變、熱熔和蒸發等物理變化。 四、結論統整 所以，從上面討論得知，原子崩壞的能力包含以下幾點： 1.強制固定電子性質，使其維持在粒子與波動之間2.產生電場推動電子，使曖昧狀態的電子加速至光速3.是以強大的動能撞擊目標的特殊電子束粒子砲4.高速砲能夠滯留在使用者周圍5.電子可從原子或分子軌域中拿取6.並非直接造成原子崩壞，而是使用能力會伴隨著原子崩壞7.可以產生感應磁場使電擊偏離(科學超電磁砲)8.能夠產生電磁力場防禦一定程度的爆炸熱能與衝擊(科學超電磁砲) 至此，各位應該對於原子崩壞都有一定程度的理解了吧 五、作者後記 感謝你耐心的看完這又臭又長的文章，如果對你有所收穫是我的榮幸。不介意的話請在下面回個讀後感想，當然也歡迎提問，若是認為上面都是胡說八道，要鞭也請小力點吧，畢竟這篇我打的很用心。 以下為作者廢話，不想看的人可以直接忽略。 其實打算寫這篇的想法已經很久了，只是沒想到寫了這麼久才寫完，零零散散的也寫了一大篇。其實最初想法是要讓各位能更加認識原子崩壞，配合15卷的出版，寫寫初出的超能力的介紹文，結果拖到16卷都出了(茶)。 「原子崩壞」是個很特別的能力，雖然鎌池和馬在創作時大概沒有想這麼多，但是這個能力沒有像「向量控制」、「未元物質」或「超電磁砲」那樣時常拿出來討論或是具有爭議，其背後牽涉的理論很深，就是其中的一個原因吧。 總之，希望看過此篇的人都能對原子崩壞有某種程度的了解。往後大概沒有機會寫類似介紹文了，看看之後劇情走向，讓我不只一次感覺到科學側是被放棄的設定，但是因為書名叫做魔法禁書目錄也是沒辦法的事吧。
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木頭木頭
不過看來你很認真分析
B26
2018-11-01 21:18:10
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豆漿濃
光是能把電子維持在波粒二相性中間就很扯了 虧作者想的出來
B27
2019-06-09 18:12:42
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天帝鳳凰
感謝這詳盡的解析,有些我也沒思考到.超棒的.不過稍為要提點的就是電子無法到達光速,只能無限接近,而且記得要用相對論性的動能計算比較貼切
B28
2019-08-13 20:51:48
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維克
怕爆，拿科學分析動漫或許不是正確的選擇(？
B29
2021-02-07 15:05:22
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我喜歡英雄
如果用這個能力投射到岩漿，會發生什麼事？
B30
2023-07-21 15:43:46
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