关注80后的记忆与回忆

话说第二次世界大战给全世界带来了难以估量的毁坏，而追溯其起源，似乎人人都把矛头指向同一个男人：野心勃勃的阿道夫▪希特勒。于是，我们正义的英 雄：阿尔伯特▪爱因斯坦教授挺身而出，开着他独自研制的时光机回到过去，“抹杀”了这位全人类的公敌。谁料由于历史被篡改，没有德国压制的苏联迅速崛起， 坐上独裁者宝座的约瑟夫▪维萨里奥诺维奇▪斯大林举起了入侵欧洲的大旗……

这是新出的狗血穿越剧的剧本吗？不，这是《红色警戒》系列开篇的剧情梗概。作为一款老牌的RTS游戏，《红色警戒》系列几乎见证了这个游戏类型从产 生、发展到最后长盛不衰的全过程。抛开游戏性本身的表现，以冷战为背景和题材的剧情以及天马行空的构思和设定也是极其重要的一个方面。最新的第三代更是把 日本一并扯了进来表演“高达VS天启”的大混战。而我们今天要谈的正是出自系列第二代，在第三代又被发扬光大的苏联方面主要科技：特斯拉兵器。

在 《红色警戒2》的原始设定中，盟军与苏联的武器具有鲜明的地域性和文化性差异。盟军的科技得益于爱因斯坦的光学理论研究，利用类似于激光的大功率光束借助 棱镜反射来打击敌人，代表武器包括光棱坦克和光棱塔，给人以现代、文明、高效的感觉，但整体上却有单薄、脆弱之感；而苏联的科技在游戏剧情中来自于命运被 修改了的特斯拉。由于爱因斯坦的穿越，特斯拉缩短了在美国的逗留，受斯大林的邀请，特斯拉参与了苏联方面武器科技的研究，开发出了匹敌盟军的电磁科技。苏 联的单位一向大而笨重，质感十足，有一种北方民族的豪放之气。作为电磁科技的代表，磁暴线圈霸气十足，“呲啦”一下，世界就清净了。与《红色警戒》中架空 的历史一般，大量的超现实兵器接连挑战玩家的眼球。当你的视线被天气控制器和超时空军团吸引到无限跃迁的异空间时，可曾想过，其实历史上真的存在着特斯拉 的传说，还有他那神奇的线圈。

尼古拉▪特斯拉，出生于克罗地亚，交流电动机的发明者，杰出的发明家、物理学家、机械工程师和电机工程师，在历史的记载中如同神一般的存在（以下为无责任YY不保证来源可靠）：

• 据说他的发明包括交流电、无线电、雷达、出租车计程表、遥控机器人、电影《科学怪人》里的电流装置……

• 据说他把地球作为内导体，地球电离层作为外导体，利用环绕地球一周的低频电磁波，类似无线电台广播信号一般地广播能量……

• 据说他曾与美国政府合作进行过一个被称作“费城实验”的项目，用七个强大的特斯拉线圈（下文详细介绍）为一艘驱逐舰提供能量，结果后者突然消失，重新出现时船上的船员无一人生还，有些人甚至与船体融在了一起……

• 据说历史上赫赫有名但至今悬而未解的“通古斯大爆炸”源自于他的神秘研究，当时他已制作出电压高达一亿伏，电流一千安的谐振变压器……

• 据说…………

……

好像已经不用再说了，特斯拉被誉为“人类历史上公认的两个旷世奇才之一”（另一个是达芬奇）。他的一切随着他的逝世逐渐被掩埋在历史的深处，我们今天要八卦的内容自然源自特斯拉生前最引以为豪的发明——特斯拉线圈。

我们谈到的特斯拉线圈（Tesla Coil），即俗称的磁暴线圈，是一种利用谐振变压器产生高压的电弧发生器。所谓电弧，其实是空气或其他介质在强电场作用下发生各种效应形成的放电通道。 通常情况下，空气中极少含有带电质点，标准条件下平均每立方厘米中仅有1000对正负离子。当外加一个电场时，带电的粒子在电场中做定向运动，难免与其他 的粒子发生碰撞。如果由于碰撞转化的动能足以使被撞的粒子发生电离，就可以得到一对新的带电粒子。这样的电离过程在外电场大到一定程度时发生连锁反应，电 子数目如雪崩般增加，即形成电子崩。被充分电离的空气是良好的导体，这样便形成了相当可观的放电电流。由于存在一个带电质点不断产生和消失的过程，伴随着 原子不断地处于激励状态然后跃迁释放光子，宏观上来看就是明亮的弧形光路和“呲呲”的火花了。

从上面的放电机理来看，想要形成一定长度的电弧必须有足够强大的外加电场才行。特斯拉使用的是被称为谐振变压器的升压装置，说它是是变压器也许有些 牵强，称之为串联高压谐振器似乎更贴切一些。人们通常使用的交流电作用在电阻、电容和电感上时是不同的。相同频率和相位的电压，加在电容上时会使电流滞 后，而加在电感上时反而会使相位超前。如果我们把电容和电感串联，调节它们的大小使得流过电流的相位不发生变化，这时惊人的事情出现了：电容和电感以相同 的频率交换能量，而对于它们之外的元件则表现得就如同不存在一样，好像一根导线，我们称这种现象为“谐振”。此时，电流达到理论上的最大值，作用在了变压 器的初级线圈上，特斯拉线圈就是用这样的原理来产生高压的。

如图，一个完整的特斯拉线圈主要由以下几部分组成：

特斯拉线圈电路原理简图（图片来自维基百科） [1]

首先，外部电源向主电容充电，当电压达到间隙的击穿电压时，间隙击穿，电容和互感器的原边线圈形成LC振荡，由于初级线圈很粗很短，而次级线圈很细很长，因此就感应出一个高达几十万伏的高频电压。

后面的事情就简单得多了：高压的次级线圈在空气中寻找放电通道，释放前几个阶段积攒起来的电荷，如果来不及放电或无法构成通道，它会把能量再还给初 级线圈。因此，除去不可避免的线路损耗，可以说特斯拉线圈是清洁无污染的。传说特斯拉本人非常精于调节电容电感的大小使他们谐振，顺便说一句，这个看起来 极其简单的操作，实际执行起来可远没有想象中的容易。

经过如上的分析，我们可以明显注意到有一个问题，那就是作为一件武器，特斯拉线圈有一个致命的缺陷——高压放电时电流通常会走阻抗最小的通道，不管 流经的是敌人的炮台还是自家人的脑袋……因此，Westwood虚构了一种可以强迫电流改向的技术，为我们伟大的社会主义阵营保住了一条足以匹敌资本家院 子里亮晃晃光束的紫色电弧。

另外，游戏中另有磁暴步兵和磁暴坦克这样相同装备的单位，同样的技术使用在三个不同的地方，足见其地位与价值（我看是Westwood想偷懒 吧~）。有趣的是，当我方的电厂被敌方打掉无法正常供电时，一切用电单位都无法使用了，但这时只要在磁暴线圈的附近放上两三个磁暴步兵，你会发现一度黯淡 的初级线圈又重新燃起了闪亮的紫色电弧！这可能吗？

我们可以回头看看线圈的最末端，与其说它是一个一端对外开放的变压器，还不如说它是一根巨大的天线。它像收音机感应信号一样感应周围的电磁场，如果 我们把磁暴步兵手中的便携式特斯拉线圈的输出端频率调节至与母线圈一致，理论上就可以在二者之间建立一条电磁能量通道。与游戏不同的是，靠谐振交换能量的 两个线圈应该尽量避免发生放电。由于二者中一方靠另一方供给能量，要求传输的效率要尽可能的高，表面放电会造成无谓的消耗。不知是否是出于视觉上的需求， 或者也便于玩家注意到在做“充电”工作的步兵们，Westwood用一条黄色的电弧连接了二者，但这分明表示二者间已经构成了放电通道，利用电弧形成的良 导体直接对线圈进行充电。虽然理论上也不是讲不通，但现实中即使是很短的距离也很少有人以击穿空气为代价来仅仅换取一根导线的作用。

实际上靠谐振来无线输送电力的实验也已在进行中，不过远没有游戏中那么暴力，就是点个灯泡啊，给MP3充充电啊什么的，而且要是真让我看见自己的手 机电池和充电器间不是靠电线而是电弧“安稳”地连接在一起时，先不考虑这样的“无线”是否还有意义，赶紧麻利点儿撒丫子跑吧，电弧不长眼啊！

最后一个可以吐槽的地方是线圈头顶圆圆的感应圈。说起感应圈，它本身就是一个由低压产生交流高压的装置。变压器产生的感应电动势正比于电压的变化率 而不是电压本身，感应圈利用一定的方法快速开断电源，可以使得输出电动势变得很高。我感兴趣的是它的形状，为什么是圆的呢？我们常见的高压设备头顶一般倒 都是圆圆的，为的是均匀附近的电场以免发生放电（话说第一次做高压实验的时候连口袋里的钥匙都掏出来拿走了，因为害怕尖端放电）。而众所周知在曲率半径越 小的地方电荷越集中，因而场强也越强。高压设备应避免对空气放电所以才加了屏蔽罩，但特斯拉线圈一放电装置为什么也是圆的呢，而且好像体积还不小？恕鄙人 无能，不明所以，欢迎指导。

综上所述，除去技术上的若干困难，高压电弧无疑是一件绝佳的武器。它的作用机理同天空中的雷电是一样的，因此是杀伤方式包括高电压，强磁场和焦耳热 的复合效应武器，感觉上很有点炮姐的味道（因为电磁炮本身的物理伤害好像在动画和小说中被弱化了，让人无语的五十米啊~）。试想多少个世纪以来，还未从神 话的幻想中走出的先人们就构想过借助雷电的力量来蹂躏敌人，而如果哪个打着魔幻或者奇幻题材的作品中没有“落雷术”这种标着“法术等级1，敌单体攻击，属 性伤害”的元素魔法，作者绝对只能让一群群大法师们撸起袖子提上法杖上去肉搏了。雷电是大自然的奇迹，是上帝的神威，是贯通天地的一条锁链，是赵灵儿施给 逍遥哥哥的第一个法术……

而如今，渺小的人类却用自己的方法重现了这一美丽的弧线，这就是男人的浪漫！

参考文献：

[1] Tesla coil，http://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_coil

本文转自科学松鼠会，原文地址：http://songshuhui.net/archives/53902

标签：红警

(责任编辑：peter)