第56章 实验记录(四):放热相变理论

(本章为爆燃魔法理论的重要结总结和系统化讨论,对于想要理解魔法理论的读者来说非常重要,但是跳过仍然不影响剧情。)

工作摘要:

本工作旨在研究魔石在不同条件下的能量释放模式,探索其从爆炸模式向受控放热模式转变的可能性,并验证魔石矩阵的加热作用,为魔力加热技术提供理论准备。

实验现象和推理:

一、当单独施法激发魔石时,观察到的能量释放总是爆炸性的,释放区域呈现高温、高冲击波、局部破坏的典型特征。

二、在实验中,即使降低施法者魔力输入的速率,魔石的能量释放依然呈现突发性,不会逐渐减缓。

三、魔石的爆炸半径与施法者魔力量 H和魔石本身的魔力存储量 M呈正相关。

四、当多个魔石排列成紧密矩阵(相距小于一定阈值),魔石释放的能量不再呈现突发爆炸,而是向四周扩散。

五、在相同魔力量的输入条件下,魔石矩阵的温度上升更为平缓,不会引发剧烈爆炸,说明其能量密度更低。

六、若增大魔石间距,能量释放模式逐渐恢复爆炸模式,表明矩阵中的魔石间距影响了能量扩散效率。

七、通过估计不同实验设置下的局部魔力密度,发现当局部魔力密度高于某个临界值,魔石会失控爆炸。

八、当局部能量密度降低(即施法能量被分散到更大体积),魔石的能量释放逐渐向放热模式过渡。

九、施法输入功率较高时,单独魔石的局部魔力密度总是超出爆炸阈值,而魔石矩阵由于能量扩散效应,局部能量密度下降,避免了爆炸。

十、纯度较低的杂矿魔石,即使放入魔石矩阵,仍然会倾向于爆炸。

十一、高纯度的烧结石在矩阵中更容易表现出放热特性,并在较低的输入魔力下进入稳定放热模式。

十二、进一步提高魔石纯度(实验使用高度烧结的魔石样本),可观察到魔石在相同施法条件下放热速率增加,且不会回到爆炸模式。

十三、施加特定的外部共振能量场(如电磁波),可使原本会爆炸的魔石进入放热状态,表明外部场可调控魔石的放能模式。

十四、在某些环境条件下,即使单个烧结石魔石,也可以表现出缓慢放热模式,这与其内部结构可能的自适应能量调节有关。

结论推理:

一、魔石的爆炸不是由总能量决定的,而是由局部魔力密度η=P/V_eff决定的。

二、单独魔石的能量释放区域受限于其体积 V_0,导致局部魔力密度η>>η_c,进入爆炸模式。

三、魔石矩阵的能量扩散体积随V_eff=V_0+α(N-1)^ζ增大,降低局部魔力密度,使得能量释放更稳定。

四、魔石彼此靠近时,会形成共振增强效应,导致魔力扩散速率提高。这种效应有效降低局部能量密度,使得单个魔石在矩阵中无法独立达到爆炸条件,而是整体释放能量,形成稳定放热。

五、纯度较高的魔石,其内部魔力通道更加规则,魔力的传输损耗降低,使得魔力可以更有效地扩散,从而降低局部魔力密度。

六、纯度较低的杂矿魔石,内部存在杂质,可能形成能量屏障,使得魔力难以扩散,从而保持较高的局部能量密度,导致更倾向于爆炸。

七、温度、外部共振场等可以影响魔石的魔力通道,使得魔力释放的路径发生调整,从而改变其局部魔力密度。

八、这解释了为什么某些高温环境中,魔石不会爆炸,而是缓慢放热。外部共振场可以用于调控魔石,使其在相同输入魔力下更倾向于放热而非爆炸。

理论建模:

魔力释放的基本方程:

P=P_爆炸+P_放热

其中爆炸模式为默认激活:

P_爆炸= A*M*H^c* R(H-h)/[η_c *(V_0+α(N-1)^ζ)]

受控放热模式需要特定条件才能激活:

P_放热=β*M^d*exp(-γ*λ)

参数解释:A,β为系统相关常数。M为魔石魔力,H为施法者魔力。R(H-h)为施法阈值函数。η_c为爆炸魔力密度临界值。V_0+αN^ζ为局部魔力扩散体积。α,ζ魔石矩阵内的魔力扩散参数。λ为相变控制参数(见下):

λ=S_P*(P/P_c)+S_T*(T/T_c)+S_H*(H/H_c)+S_A*(A/A_c)-S_E-S_0*(1-exp(-δ(ρ-ρ_c)))

λ是无量纲化控制参数,也是系统的序参量。

当λ>>1,爆炸模式为主导。

当λ≈0,受控放热模式激活。

当λ<0,完全进入受控放热模式。

P_c、T_c、H_c、A_c为各项参数的相变临界值。

S_E为外部共振调节因子(如电磁场)。

S_0*(1-exp(-δ(ρ-ρ_c)))为相变参数的主导项,描述魔石纯度对放热的影响。

当ρ≈ρ_c时,为普通的杂矿魔石,纯度较低,放热效应极弱。

当ρ>>ρ_c时,为烧结石,放热模式容易触发。

若想要进一步对相变进行建模,可构造如下自由能泛函:

F(M,H,λ)=α*M*H^c*ln(V_0+α(N-1)^ζ)+C(λ)*β*M^d*exp(-γ*λ)/Γ+0.5*a*(λ-λ_c)^2

其中第一项为爆炸模式项,第二项为放热模式项,Γ为放热阻尼系数,控制功率如何影响自由能,C(λ)为交换能量参数。第三项为标准的 Landau-Ginzburg序参量自由能项,a为其控制参数。

(自由能泛函能不能重整化我懒得推了,直觉上只要合理选择C是可以重整化的,有大手子会算的自己验证一下吧,如果能顺便帮忙搞一套临界指数就更牛逼了。)

关键事实讨论:

为什么普通魔法师的魔石只会爆炸?

1.他们使用的是杂矿魔石,放热效应极弱。

2.他们的施法方式是暴力输入魔力,H>>H_c,λ>>1,爆炸模式为主导。

3.他们使用单个魔石,导致局部能量密度高:V_eff=V_0,η>>η_c。

为什么魔石矩阵能够放热?

1.矩阵内部魔石数量 N增大,使得V_eff>>V_0。这会使局部能量密度降低:η<<η_c。

2.使用高纯度烧结石,放热模式更容易被激活。

3.外部场效应调节:T-T_c<ε。

主要结论:

一、局部魔力/能量密度是决定魔石爆炸还是放热的关键变量。

二、魔石矩阵可以降低局部能量密度,使得能量扩散而非集中爆炸。

三、高纯度烧结石比普通魔石更容易进入放热模式,因为其内部能量通道更稳定,能量扩散速率更快。

四、外部环境(温度、共振场)可用于调控魔石的相变,使得放热模式更容易被激活。

五、普通魔法师无法进入放热模式,因为他们:1.施法方式导致局部能量密度过高。2.使用的魔石纯度不够。3.不知道外部场调控的方法。