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真正的光!我們能造出《星球大戰(zhàn)》里的光劍嗎?
2022-03-08 11:19:48 來源:前瞻網(wǎng) 編輯:

光劍--由發(fā)光的東西制成的虛構(gòu)劍--是《星球大戰(zhàn)》中最經(jīng)典的近戰(zhàn)武器。沒有一把光劍的絕地武士是不完整的。

但根據(jù)它們的工作原理,它們可能很不切實際。在最壞的情況下,它們可能會觸犯一些支撐整個宇宙的基本物理學(xué)。

光劍是如何切割東西的?

根據(jù)幾十年來的故事、電影中的傳說,光劍的刀口是由等離子體制成的。

等離子體是一種由帶電粒子組成的高能氣體,在工業(yè)上確實常用于切割導(dǎo)電材料。通過壓縮空氣吹出的電離氣體流與要切割的材料形成一個回路,電流可以通過這個回路將材料加熱到超過其熔點。

這種熱量可以很極端,在某些情況下超過20000攝氏度:足以將機器人變成一堆滴水的廢品。

但是,如果你想把一個饑餓的狼人的手臂切下來,或者甚至做一些簡單的事情,如砍樹或打破窗戶,你就會遇到障礙。

盡管如此,等離子體流在非工業(yè)領(lǐng)域確實有其用途。低溫電離粒子刀片已經(jīng)被開發(fā)出來,可以在理論上提高能量來燒灼小面積的肉。

2020年,小工具制造商Hacksmith Industries制造了一把基于高溫等離子體流的“光劍”,其溫度達到約4000攝氏度。他們展示了其燒穿各種材料的能力,但跟絕地大師相比,那就有點慢了。

基于等離子體的劍的最大問題是氣體的來源。假設(shè)有一種有效的方法可以加熱材料,那些帶電粒子仍然需要來自某個地方。Hacksmith的原型劍被拴在沉重的氣體罐上,即使如此,熱等離子體流也不足以撐過一場長時間的戰(zhàn)斗。

這是離子驅(qū)動技術(shù)需要面臨的一個問題,不過至少解決了一部分。將昂貴的惰性元素氙為燃料來源的話,它需要被壓縮,也需要笨重的容器,這會給太空飛船增加過多的負(fù)擔(dān)。

如果換成可以升華為氣體的碘顆粒,這將可以有效利用空間。不幸的是,碘并不像氙那樣具有惰性,這就要求陶瓷發(fā)動機部件能夠處理它的腐蝕作用。雖然對于小飛船來說重量不大,但這種等離子體能力不夠,“全力以赴”也只能換來三度燒傷。

發(fā)動機技術(shù)的創(chuàng)新正在解決這個問題,盡管它是否會在高能量便攜式切割工具中發(fā)揮作用還有待觀察。

用真正的光做成的劍呢?

很少有年輕的星戰(zhàn)迷能夠忍住誘惑,看到戰(zhàn)斗時,他們也會忍俊不禁地?fù)]動手電筒的光束。

如果我們假設(shè)光劍真的是由光構(gòu)成的,那么它能不能具體化為一把能夠碰撞、切割和燒灼的劍呢?

光是電磁場中的一個波紋,它的形式是被稱為光子的粒子。光子的特性使它們被歸入一個叫做玻色子的物質(zhì)類別。用技術(shù)術(shù)語來說,玻色子是自旋值為整數(shù)的粒子,如1、2,甚至是0。在非技術(shù)術(shù)語中,這個整數(shù)值提供了一種對稱性,允許兩個或更多的粒子共享某些屬性,如相同的空間。不管有多少光子被塞進一個盒子里,理論上總是有空間容納更多的光子。

這有可能成為一種相當(dāng)令人震撼的武器。

通過在大小合適的空間里來回彈跳一堆光子,將單一顏色的光的相位排列起來,將使這些光子能夠集體產(chǎn)生巨大的能量。這個過程被受激輻射的光放大,這就是“激光”。

但要想能夠阻擋其他劍,激光“劍”也需要以電子、質(zhì)子和中子的具體方式干擾其他激光。光子本身并不像電子和質(zhì)子那樣相互交換力量,這一切都使得光波對其他光波的存在相當(dāng)漠視。因此可悲的是,這不能產(chǎn)生一把用來抵御激光炮彈的光劍。

因此,在我們發(fā)現(xiàn)一些關(guān)于光或等離子體的革命性的東西之前,光劍仍將停留在純幻想中。

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