——黑影，关灯，很好
在上一篇文章《文艺作品的现实与虚幻：<三体>（一）》中，我们讨论了通过电磁脉冲和星际战舰的相互作用产生次声波的太空核武器——次声波氢弹。提到电磁脉冲，其实很多读者都不陌生，早在经典动画《蓝猫淘气三千问》的太空篇中，蓝猫一行人在一颗纯粹由智能机械组成文明的星球上就使用了电磁脉冲武器。在《文艺作品的现实与虚幻：<三体>（一）》发布之后，有读者跟我私信交流，说读了我的文章以后想起了《守望先锋》里黑影的大招就是电磁脉冲，想问一下我对于这个技能有什么看法。加上在《文艺作品的现实与虚幻：<三体>（一）》的评论区就有读者聊到了我建立的模型的一些问题，因此这里就再写一篇关于电磁脉冲的文章，主要聊黑影的电磁脉冲。
那么，让我们从头开始。
在游戏中，黑影的终极技能，电磁脉冲，可以让周围的所有敌人被入侵同时移除他们身上的屏障和护盾[1]并显示他们的终极技能充能状态.被入侵的敌人会进入沉默状态无法使用技能，此外周围的医疗包也会无法被对方使用。
在游戏、动画中都经常会将电磁脉冲设定为对机械单位——特别是基于电子技术的机械单位——有巨大杀伤力的武器。这种设定并非没有依据。因为电磁脉冲带来的强电磁波在通过电路的过程中，由于电路本身具有的电感性——在中学物理中我们认为理想电路由电感、电阻和电容三部分组成——在电路中便会产生杂乱无章的涡流。这种涡流可以非常大而且由于杂乱无章，对于电容、二极管这种有固定电流方向的元件而言更加致命，因此在通过电阻器、电容器或者半导体二极管、三极管这样的原件的时候就会将它们击穿进而损坏器件。对于电子设备而言一旦内部的基本元件被损坏那么集成电路自然而然也就失效了。除此之外，电磁脉冲宽频带的特性对电子设备有着更加巨大的破坏力（这一点下文会谈到）。如果我们将英雄的技能全部看做电子设备的效果——实际上我们完全可以这么做毕竟电子设备在从武器装备的控制到运行的各方面的都发挥着重要作用——那么黑影的电磁脉冲当然可以通过损坏英雄们身上的电子设备进而达到让他们无法使用技能也就是沉默的状态[2]。
等等，读过《文艺作品的现实与虚幻：<三体>（一）》一文的朋友们可能会意识到问题：你不是说电磁脉冲不能产生电流吗？为什么这里又提到了"涡流"这种一听就是一种电流的东西？
这就是我为了便于大家理解所以过度简化了模型带来的问题……和我们通常认知的“电荷定向运动”形成的电流有所不同，涡流并没有明确的方向甚至并不会贯穿整个电路，本质上是电荷比较杂乱无章的运动。这种运动在宏观层面上会反映为一种类似水中的漩涡的不定向电流。因此我们不妨用水道来代替电路类比这一过程，并从根本上介绍电路中电流的几种情况。
（自己用画图3D画的图片……大家……将就着看吧……）
假设上图里的环形水道是我们的闭合回路，那么电路里的电荷就像水道里的水。如果我们给电路接上一个直流电源，就像在水道里放入了泵进而产生固定方向的水流一样，这样一来电路内就有了定向的电流（图中灰色的部分表示泵，黑色箭头是水流方向）。
如果我们接入的是交流电源，那么情况就要复杂一些；打个比方来说就是放进去一个周期性运转的双向阀门使得泵的运转会让水流流动的方向发生改变。在一个周期之内，电流的方向会像下两张图片那样而改变（灰色的弯圆柱表示带双向阀门的泵）。
而对于涉及到电磁感应的模型，情况就更复杂了。如果是我们高中经常做的那种不断地增强磁通量的题目里的模型，那么根据楞次定律，电路中会产生与磁场变化趋势相对抗的电流。具体的电流方向，取决于磁场变化的方向。具体来说，我们可以根据安培定则，为磁场变化方向取反，再找出对应的环形电流方向——
如果要对这种情况打比方的话，那么这种情况就像强风沿着固定的方向吹过水道的表面导致水道中的水沿着一定的方向流动了起来。同样产生了固定方向的水流[3]。但是，对于电路而言，想要产生电流，必须有其他条件的变化。这里就涉及到电磁感应现象中最核心的内涵：磁通量——通过一平面内的磁感应强度，，
表示磁感应强度，S表示平面面积——变化会引起平面内的闭合回路内产生电势差。在中学和大学物理中，我们用法拉第定律来描述这一现象：
.式中
表示电势差，简单来说，电路中的电势差就像水道中的压强差一样。
就是磁通量，t是时间。这个式子的意思是，一个闭合回路中感应电势差的大小反比于它所包围的面积通过的磁通量随时间的变化率。那么很容易想到，对于一个包围面积不变的闭合回路，只要通过它的磁感应强度没有随时间而变化，自然内部就不会有电动势产生了，没有电动势，怎么会有电流呢？这也是我在《文艺作品的现实与虚幻：<三体>（一）》中提出次声波氢弹不可行的理论基础。
但是，注意，我们这里所说的电流是持续的、能检测到固定的方向或者按照一定规律变化的方向的电流。而如果考虑到无规则的涡流这种情况，那就又不一样了。
我们在中学物理的学习过程中，知道了变压器中的交变电流会在金属设备中产生出涡流。这是因为我们通常使用的三相异步交流电的方向在不断发生变化，而我们已经知道，恒定电流可以产生恒定磁场。同理，交变电流产生的自然就是变化的磁场。而如果这样的三相交流电通过金属导体或者在它的边上放上金属导体，那么变化的电流方向带来的磁通量变化就会导致其中感应出电动势甚至电流。对于电路而言，就像在上面的水道模型中，水道地底深处的小规模地震一样，会让水面产生杂乱的涟漪甚至漩涡。涡流就在这种情境之下产生了[4]。
而对于电磁脉冲而言，这个模型就更加简单粗暴一些。我们在《文艺作品的现实与虚幻：<三体>（一）》中已经知道，电磁脉冲就是短促剧烈的电磁场振荡（大量的电磁波或者说光子，具体的机制在《文艺作品的现实与虚幻：<三体>（一）》中已经介绍过了），这就像在水道里引爆了一颗颗重磅炸弹，同样也会引起水面的震荡。而对于电路而言，电磁脉冲的通过就会在其中引发瞬间的涡流，尽管杂乱无章但电流值却可以十分巨大——事实上也正是因为杂乱无章，这种电磁脉冲引发的涡流或者叫浪涌电流才对电子设备有着巨大的破坏力因为正如上文所说，它可以很轻易地毁坏诸如电容器、半导体二极管这一类需要让电流沿着特定方向运行的电子器件；同时也完全可以击穿电阻器和电容器。从这个角度来说，黑影的大招对于电子产品而言简直就是降维打击一样的终极大杀器啊！
而且更有意思的还在后头。如果大家还记得《文艺作品的现实与虚幻：<三体>（一）》里提到的电磁脉冲的性质，就会意识到这种电磁场的振荡能够涵盖的频谱很宽、强度很大。而我们已经知道，电子元件的电感性使得其中会产生相同频率的感生电动势；可问题在于，很多电子元件需要在固定的频段之下工作，这也就意味着一旦电磁脉冲通过这些电路，其中元件工作频率和电磁脉冲中重合的频段就会因为电路谐振而产生极大的、超出工作电压的感生电动势。可以说一旦被电磁脉冲通过，电子产品绝对是躲得过初一躲不过十五啊[5]！
当然，既然这个文集的题目就叫做文艺作品的现实与虚幻，那么我们聊到的文艺作品中的科学现象也一定是有它现实和虚幻这两面的。黑影的电磁脉冲也不例外。
首先，出于游戏平衡性的考量，黑影电磁脉冲的威力被大大弱化了。如果自己玩电路烧坏过什么电子器件的同学就会知道，不管是反接电容器或者二极管还是电流超过了电阻器、电容器的荷载值，那么这个器件就会受到不可逆转的破坏。电磁脉冲对电子设备带来的破坏就是这样不可逆转的。按照这个道理，黑影的大招就不应该是暂时的沉默了，而是对于任何英雄都是永久沉默而且对于智能机械单位比如堡垒啊、禅雅塔啊、奥丽莎啊什么的会直接将他们击杀。因为电磁脉冲损坏了这些智能机械体内的电子元件。然而这样太无解了（实际上黑影原本就是一个一旦玩得好就像bug一样恐怖的英雄），因此暴雪也就没有这样设定了不过话说回来暴雪出品的游戏的设定里不“科学”的一抓一大把比如《守望先锋》里猩猩的电流不会传导这一点就已经让像我这样的理工科强迫症很不爽了。
其次，之前也有读者问过我黑影的电磁脉冲是通过什么方式产生的，她身上不可能带着核武器啊？实际上产生电磁脉冲也有很多种别的办法。在一部关于加装军用芯片的智能玩具的电影里，主人公就是使用让变压器过载的方法产生了电磁脉冲进而摧毁了这些智能玩具内部的芯片。此外现在也出现了利用等离子技术或者金属射流和炸弹中的线圈的电磁感应来产生电磁脉冲的非核电磁脉冲武器。然而这些方案全部都是一次性的——前者用了一次变压器就报废了而后者一般做成炸弹的形式。除此之外纪录片里也不乏直接通过类似天线发射电磁脉冲的脑洞。然而这玩意儿产生的电磁脉冲如此弱小以至于只能破坏诸如遥控飞机或者汽车电火花塞这种东西（就这都能叫电磁脉冲武器的话那我拿一个300瓦的指星器岂不是也可以当作激光武器了……）。而单从纤瘦苗条的黑影身上，我们其实是找不到炸弹或者变压器这么大块头的东西的。所以黑影的电磁脉冲应该是未来通过类似无线电的方法从某种天线上发射出无规律的强电磁波来制造电磁脉冲的也就是最后一种方案的延伸了。简单来说就是我们现在没办法做出能够放在黑影这个身材的人身上的电磁脉冲武器就是了。
最后一个最最关键的问题：电磁脉冲武器对电子设备的破坏是无差别攻击。所以……为什么黑影自己和她的队友们不会被沉默呢[奸笑]。
不过说实话，对于黑影这样一个顶级黑客，她完全没有必要采用电磁脉冲这种伤敌一千自损八百的打法。只需要黑掉周围的人就可以达到游戏设定中同样的效果了。实际上从《守望先锋》里那些看上去不科学的设定里我们又一次验证了一个《文艺作品的现实与虚幻：<三体>（一）》中已经强调过的道理：科学本身从来都不是科幻作品关注的内容，科幻作家们包括科幻题材的其他文艺作品真正探索的，实际上是科学技术发展带给人类个体乃至社会的影响。所以从这个角度来说我们其实也没必要非得去死抠科幻题材文艺作品中的现实性，而是应该像历史题材文艺作品的创作原则“历史为骨，艺术为翼”一样，靠着其中的现实性建立起那个虚拟世界与我们现实的联系进而让我们可以更好地沉醉于其中、享受其中的虚幻给我们带来的欢愉而已。
[1]：游戏中有几种不同的承受伤害设定——深蓝色的屏障，只会因为某些技能的效果而产生，会随时间而逐渐消失，例如铁拳的被动和卢西奥的音障；浅蓝色的护盾，不受到伤害的时候会随着时间缓慢恢复，例如禅雅塔和查莉娅的血条中的那些浅蓝色部分；黄色的护甲，相对于其他几种形式可以承受更多的伤害，几个重装英雄血条中都有这样的部分；白色的生命值，顾名思义就是最基础的血量值。前两种可以被黑影的大招移除。
[2]：然而这对于纯体术或者不依赖电子产品的技能并不起作用，例如半藏的爬墙和死神莫伊拉的吸血被动很明显就是生物体的属性，不会受到电磁脉冲的影响。这就只能说是暴雪爸爸设定的锅了。
[3]：必须指出，电磁感应实际上遵循着矢量叉乘关系，也就是说磁场变化的方向必须能够分解出闭合回路垂直的方向的分量否则不会发生电磁感应。这里仅仅是方便未学习过电磁感应现象的同学理解而打的一个不那么恰当的比方而已。
[4]：对于教科书中的通过交变电流的线圈环绕着的铁芯（比如变压器或者螺线管）或者环形导线的模型而言，线圈中间的导体在圆周方向可以等效成一圈圈的闭合电路，由于电流方向的变化，闭合电路中的磁通量在不断发生改变，所以在导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流。
[5]：不过也正因为如此，对于荷载能力很大的振荡电路或者电阻性远大于电感性、电容性的电路例如国家电网，电磁脉冲的破坏力因此大打折扣了。这是因为对于振荡电路而言，电磁脉冲与之的谐振带来的电动势会在其中激起振荡电流而这种电路本身就是承载振荡电流的，只要初始的感生涡流没有击穿其中的电容等部分振荡电路就能够在很大程度上保持原有的功能，因此振荡电路受到电磁脉冲的破坏比起那些娇贵的元件而言要小得多。至于说用电磁脉冲瘫痪国家电网那基本是没可能的，因为国家电网基本上就是电阻，在工作频率与电磁脉冲重合的波段能够因为谐振而产生的感生电动势十分有限，加上国家电网能承载的电压电流也很大，对于峰值、频率的变化对抗能力也很强，所以想用电磁脉冲去攻击电网的同学最好打消这个念头吧。顺带一提，对于《文艺作品的现实与虚幻：<三体>（一）》里的那个模型，由于没有贯通作为闭合回路整个飞船船体的电流，因此也就不会有类似互励的现象出现，或者说即便考虑了涡流，让飞船振动起来产生次声波也是不可能的。
