全国高中物理竞赛复赛已经结束了，不知道大家考的如何？顺利进入决赛的同学，希望可以再接再厉，争取在决赛中争取金牌，落榜的同学也不用失望，因为全国高中生物理竞赛只是你们人生中的一个小插曲。好了，废话不多说，今天质心教育的小编为大家带来一篇有趣的物理科技文章，希望在疲惫的学习过程中，为大家平增一些乐趣。
假设太空中存在一个神级文明，他们的科学技术领先我们无数光年，其实他们的生活是十分无趣的，所以他们每天都想找一些朋友来休闲娱乐一下。他们很想像地球人一样喝酒撸串，但是太空中好像是不可以点火的，更别说上哪儿找肉去，但是玩玩星际桌球还是可以的。当然，前提是得先有合适的球桌和球，不小心毁灭一两个世界就不好了。
理论物理学家LostAbaddon在一个宏大到有些难以想象的维度上，仔细分析了如果在宇宙中。虽然身为“宇宙虫子”的我们没办法到现场去观看这样一场球赛，但光是想象一下，就有一种月光族思考虑如何解决掉一千万零钱的快感。
让我们来做一个不着边际的假定：有一伙神级文明，某一天突然想打桌球，而且是用一个个星球作为桌球的球来进行这么一场桌球，那么这会是一场怎样的球赛？
首先是球桌的选择。
在宇宙中打台球可不是随便找个地方玩就可以的。台球案子要对台球有一定的阻力，在不干扰球运动的情况下还需要球可以自然停止，台球案上的各个位置的阻力还需要都一样。
这样的环境在太空中并不少见，比如银河系悬臂之间的空间，或者银河系与邻近的大小麦哲伦星系之间的区域，都是远离所有大质量天体的平坦星域。而室女超星系团中不同星系团之间的区域、超星系团之间的纤维结构所围出的空洞区，更是空旷到“万径人踪灭”的，完全可以作为星际桌球的理想舞台。事实上，在我们可观测的宇宙中，绝大部分区域都是空洞。
【动漫《死亡游行》剧照】
但是，光是空旷的球案还是不够的，我们还需要好的阻尼来让求可以自然地停止。（质心物理竞赛网http://cpho.eduzhixin.com）
问题是，阻尼效应的特性之一是，无论运动方向是什么，都会产生与之反向的作用力，这在星空之中几乎是不可能存在的：强弱相互作用力都只能在短距离内造成影响，电荷在超大尺度下几乎都被中和，因此电磁相互作用很难占据主导，而引力相互作用则必须要有单一的源。
虽然没有一个星体的引力可以实现阻尼效应，但宇宙本身就可以实现“减速”。在一个膨胀的宇宙里，星体在观测者眼中的运动速度由两部分构成：星体本身的本动速度，和时空膨胀带来的退行速度，也就是所谓的哈勃红移效应。
退行速度本身的特点，就是从观测者看来，星空中的星球都相对他在倒退，越来越远。如果选择一个随宇宙的膨胀而膨胀的距离标尺，那么我们就会发现，两个静止星体之间的距离是不变的，而对于一个静止的星体来说，一个运动的星体的速度是在各个方向上都不断减小的，这就可以被当作是一个阻尼作用。
除了合适的阻力，这样的球桌还需要有边界，不然打着打着球就没了。在一个时空中想让星体撞到某个“边界”后弹回去是不可能的，而把球限制在一定的范围内还是可以做到的。
假设存在膜宇宙，并且有一张膜距离我们所在的宇宙膜非常近。如果我们在自己的膜上选定一个理想的“球桌”区域，再在另一张膜的对应空间边界上围一圈超大质量的重物。因为两张膜靠得很近，所以产生的效果几乎相同，在我们的宇宙膜上，球桌边界外就会出现指向内部的引力，将物质吸向球台区，同时因为我们的膜上不存在那些重物，“球”在进入边界的时候就不会发生“撞车”的事故。
最后需要解决的就是袋洞了。黑洞？这可不行，一个黑洞就能把好不容易选出来的球桌废掉，别说几个了。而且黑洞的强引力红移会使得这场球赛根本结束不了，理论上说，一个球进洞之后永远也到不了袋底。虫洞倒是个不错的选择：洞外时空平坦，洞内随便怎么强引力都行。
【都说了不能用黑洞当球袋了啦】
好了，现在我们有了一张完美的星际桌球台。
相比于球桌，球的选择就容易多了。
为了公平起见，我们选择的都是质量差不多大小的恒星。因为内部结构存在着不足，所以会有很多不同颜色的恒星：比如红色、白色、黄色与蓝色——对于喜欢打斯诺克的来说可能有些不够，就凑合打打九球吧
但是有一个问题，恒星都是具有不小的引力，这会把我们好不容易选好的平坦球桌给弄皱，而且这种麻烦是无论如何都不可能去除的——任何星体的质量与能量的总和都不可能为零，而在星空这个尺度上，只有引力相互作用会体现出来。
这就是星际桌球的第一个独特之处：球与球之间不是通过碰撞，而主要是通过引力作用来相互改变运动轨迹的。
我们可以想象，如果两颗恒星像普通桌球那样直接相撞，那么后果是灾难性的。恒星本身很可能发生爆炸，甚至还会产生伽马射线爆或者新星爆发，这场桌球比赛就真正会“惊天动地”了。因此，出于安全考虑，我们需要通过两颗恒星擦肩而过时产生的引力效应来进行比赛。
这么一个通过引力相互作用的过程被称作“完全弹性碰撞”，也就是一个引力散射过程，它必须满足三个条件：总能量守恒，总动量守恒，以及总角动量守恒。
在这个基础上，为了讨论方便，我们假设一个最简单的情况：一颗恒星保持原地不动，另一颗恒星从无穷远处冲着它飞过来。这第二颗恒星的初始速度为v，第一颗恒星距离第二颗恒星的初始速度构成的直线的距离为h，如果不发生碰撞，那么经过一番纠缠后，这两颗质量大致相当的恒星的速度分别变为va（撞过来的恒星的速度）与vb（被撞的恒星的速度），都是矢量，那么就有：
【（G是引力常数，M是作为台球的恒星的质量，θ就是撞过来的恒星的速度与初始速度的夹角。）】
两颗恒星最近距离为：
如果这个距离小于两颗恒星的半径之和，那么就会发生灾难性的碰撞。
在这样的引力相互作用影响下，恒星们还会产生一些奇特的运动方式。如果初始状态下飞过来的恒星在静止恒星的左侧，那么引力作用后该恒星会飞向右方，而原来静止的恒星会飞向左方。这就是星际桌球的另一个特性：相互作用后，运动的偏折方向是相反的。
如果考虑上恒星的自转，情况会变得更加复杂。在这个过程中，引力作用会使两颗恒星的自转发生改变，例如地球和月球的引力作用使月球被地球潮汐锁定，始终用同一面面对着我们，同样的情况也发生在水星上，它也被太阳给潮汐锁定了。这种自转方式的改变又会导致轨道角动量的改变，让两颗星球的运动方向与初始方向的关系变得更加难以预测。
如果恒星的质量足够大，比如是一颗中子星或者夸克星，那么还可能产生“引力磁性”，将恒星周围的物体都带动着旋转起来。而且这种自转不会慢下来，可以一直保持下去。当有其他恒星飞过来交互时，这种自转就可以被传递过去，这对于要做斯诺克的人来说，将会是一个非常有用的手段。
在宇宙纬度上打球，就必然会遇到各种意外情况。除了恒星彼此之间的引力相互作用，还有另一些可能的影响因素。例如近距离掠过一颗恒星时，它的形态和内能都可能发生变化，让运动方式变得更加扑朔迷离。如果自转被引力作用加速得过快，恒星还可能因此而喷射出物质，被激发出恒星风暴。另一方面，弥漫在恒星周围的光球、恒星风甚至恒星大气，还可能影响自转恒星本身的磁场，使得两颗恒星之间存在引力之外的相互作用。而对于中子星和夸克星这样的极端星体，很可能自带有吸积盘、喷流，或者极强的磁场，在发生引力交互的时候也可能爆发伽马射线爆。也就是说，打球的人很难控制台上发生的一切，稍有变动，球就可能沿着完全不同的轨迹飞出去了。
当然，还有一种最意想不到的情况：由于星际桌球上的一切活动都是以天文时间单位来计算的，所以，很有可能当我们在一局斯诺克僵持到一半的时候，有一些高等智慧生命在某一颗恒星球上造了个戴森球，把恒星包裹起来以便开采能量，然后依靠这个核融合反应堆控制了物质流喷射，开着恒星去度假了。遇到这种球被顺走的情况，到底该找谁抗议去都不知道。
挑选好了球桌和球，同等重要的球杆该怎么办？
这个也许只能是个千古谜题了。毕竟目前实在是找不到什么合理的物理手段，既能完成击球这个动作，同时又不会一杆子戳爆我们的恒星。
至于这场球赛什么时候转播，这大概就不是身为“宇宙虫子”的我们所需要考虑的事了。不管这个假想中的神级文明什么时候突然起了兴致，准备来一场星际尺度的斯诺克，我们还是祈祷不要发生在银河系里吧。
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