当太阳光束对准地球

张桐

如果你恰巧站在这个光束经过的路径上，毫无疑问你会立刻死去。不过，你的死法和目前已知的所有死法都有点儿不同：一瞬间你就不再是一个生物意义上的存在，而成为一个物理现象了。

这个光束射向大气层时，它会将光束附近那一小块的空气瞬间加热到上百万摄氏度。这部分空气会转化为等离子体，并且以X 射线的形式向四面八方发散热量。这些X射线继续加热其附近的空气，使它们也转化为等离子体，并开始放射红外线。这有点儿像氢弹爆炸时的情况，只不过比那还要猛烈得多。

这些射线会蒸发一切可见的事物，将其附近的大气转化为等离子体，并且逐渐撕裂地球表面。

不过，不妨假设你站在地球的另一端。即使如此，你也难逃一死，因为在这种情况下，整个地球的处境都不会好。那么，你的确切死因是什么呢？

地球的尺寸足够大，至少可以暂时保护地球另一端的人们免受这个光束的伤害，而且，地震波穿过地球到达另一端也需要一点时间。不过，地球并不是完美的庇护所。杀死你的也不是上述这些。

事实上，你将死于暮光。

夜晚的天空是黑的，因为太阳位于地球的另一端。但是夜晚的天空并不是彻底漆黑的。日出之前和日落之后天空中也会有光，即使太阳完全隐没，大气表面也会折射一部分光。

假如上文所说的太阳光束射向地球，X射线、红外线以及介于两者之间的任何辐射，都将涌向地球大气层。因此，我们有必要了解一下，这些不同种类的光与空气间分别会发生些什么反应。

普通光在大气中会发生瑞利散射。或许你曾经听说过，瑞利散射就是“天空为什么是蓝色的”这类问题的答案。某种程度上，这个答案是正确的，但是准确地讲，这类问题的答案是“因为空气是蓝色的”。当然，天空呈现蓝色是因为一系列的物理反应，但世间一切物体呈现的颜色难道不都是因为物理原因吗？（当别人问起“自由女神像为什么是绿色”时，你会说“因为自由女神像的外层是铜制的，所以最开始它呈现出铜的颜色。随着时间推移，氧化产生的碱式碳酸铜会慢慢地积附在其表面，而碱式碳酸铜是绿色的”，而不会说“因为自由女神像表面的分子吸收和散射特定频率的辐射，因此呈现出现在的颜色”。）

当空气被加热，电子会摆脱原本束缚着它们的原子核，变成等离子体。来自太阳光束的源源不断的辐射，必须穿过这些等离子体，因此我们有必要了解各种类型的光与透明的等离子体间的相互作用。在此，我想提到一篇论文，哈里斯·L.迈耶发表于1964年的论文《不透明度计算：从过去到未来》。这篇论文的开头，是我见过的最优秀的物理学论文开头：

本文讨论的现象几十亿年前就已开始。早在恒星形成之初，不透明度就已经成为决定我们身处的物理世界结构的基本要素之一了。现在，核武器爆炸时的温度已经达到恒星内部的温度，不透明度再次成为决定某些重要问题的基本要素之一，只不过这次它决定的是人类毁灭的方式。

与空气相比，等离子体对X射线更透明。X射线穿过等离子体时，会通过康普顿散射和电子偶产生效应加热空气。然而，当X射线穿过等离子体遇到非等离子体状态的空气时，它们会迅速消散。超高温的太阳光束会使越来越多的空气被加热，产生源源不断的X 射线，等离子体气泡也会随之不断扩大。等离子体气泡边缘新产生的等离子体会发射出红外辐射，它们与之前已经产生的那些红外辐射向外四散，加热遇到的一切物体。

这个光和热组成的气泡会逐渐把地球包裹起来，加热空气和每一寸土地。随着空气被加热，等离子体的散射和辐射会传到越来越远的地平线。不仅如此，太阳光束接触点附近的大气会被轰击到太空中；这些大气在太空又会把来自地球的光线反射回去。

辐射包围地球的准确时间取决于大气层当时的散射特性。如果恰好遇到半月，影响不会太大。

随着那个可见光收集器的启动，月球会隐匿起来，因为原本照亮月球的光线被收集进了太阳光束。太阳光束击中地球大气后不久，弦月将会消失。

当可见光收集器发射出的光束击中地球大气层时，两者的接触点产生的光线会照亮月球。具体情况取决于月球的位置以及你在地球上的位置。如果你恰巧位于光线反射区域，就会立即被这束光线烧死……

当暮光包裹住整个地球的时候，所有人都是最后一次看到日出。

不过，仍然有地球不被完全摧毁的可能。这取决于这个可见光收集器是否能够追踪目标。如果不能，那么地球的公转就能使它得救。如果这个太阳光束只能瞄准某一个固定点，那么3分钟后地球就会移出光束的照射区域。

但是，地球上的所有人终究还是会死，因为地球大气和地表的大部分都会消失。只不过地球质量的大部分能以焦炭的形式留存下来。

这束死亡之光仍会继续向宇宙深处照去。若干年以后，当它到达另一个行星系统时，很可能因为扩散太过不足以汽化任何东西，但它还是亮得可以加热这些行星的表面。

这个假设场景可能意味着给地球判了死刑，唯一值得庆幸的是，不只是人类这一个物种必须死。

延伸阅读

1923年，美国物理学家康普顿在研究X 射线通过实物发生散射的实验时，发现了一个新的现象，即散射光中除了原有波长的X 光外，还产生了波长稍大的X 光，其波长的增量随散射角的不同而变化。这种现象被称为康普顿效应。康普顿借助爱因斯坦的光子理论，从光子与电子碰撞的角度对此实验现象做了圆满的解释。

在1923年5月的《物理评论》上，康普顿以《X 射线受轻元素散射的量子理论》为题，发表了他的发现，并用光量子假说做出解释。他说：“从量子论的观点可以假设：任一特殊的X 射线量子不是被辐射器中所有电子散射，而是把它的全部能量耗于某个特殊的电子，这个电子又将射线向某一特殊的方向散射，而这个方向与入射束成某个角度……因此，根据量子理论，我们可以期待散射射线的波长比入射射线大，正如实验测得的那样。”