我们离制造光剑还有多远？

　　喜欢科幻电影《星球大战》的人们很难不被其中美丽而强大的武器——光剑所吸引。主角们手持一把把五颜六色的光剑，对打时流光溢彩，谈笑间樯橹灰飞烟灭。人类能造出这样的光剑吗?

　　光剑雏形已诞生

　　许多影迷都期待拥有这样一把光剑，有些动手能力强的影迷甚至自己动手打造了专属光剑。这些专属光剑有的徒有其形，与其将之称为光剑，它更像一把玩具手电：在发出耀眼光线的同时伴随着刺激的音效，这是用闪光灯和扬声器实现的，完全没有杀伤力。但有些光剑则十分危险，其温度高达数千摄氏度，瞬间就能将一块钢板化成一摊铁水——可以说它已经具有了光剑的雏形。

　　光剑雏形是如何打造的?虽然号称光剑，但人们一致认为，真实的光剑实体并不是光，毕竟如我们所知，光线没有实体，无论是两束光相遇或者光线撞上其他物体，不是透体而过就是被完全吸收，不可能出现电影中那种激烈碰撞、对抗的场面。人们认为，最有可能打造光剑的材料是等离子体。

　　等离子体是一种由带电粒子组成的高能气体。当气体被加热到极高温度时，气体原子会电离成原子核和电子，从而变成等离子体，火焰、闪电、极光等都是等离子体，荧光灯管内的气体也是等离子体。在工业上，人们常常用等离子体切割金属，这种高温气体可以瞬间熔化金属，用它切割金属就像菜刀切豆腐一样毫不费力。而且，等离子体也可以打造《星球大战》中那些五颜六色的光剑：氧气等离子体发出的主要是绿光, 可以打造绿色光剑;氯气发出的光线多位于红色至紫色的光谱范围之内，可以打造红色光剑;氩气等离子体是蓝紫色的，可以打造蓝色光剑;等等。

　　更重要的是，人们现在已经掌握了一些控制等离子体的方法。被电离后，等离子体内存在活跃的正负离子，它们运动轨迹散漫，想让其保持某种固定形状必须外加束缚，这个能禁锢等离子体的“牢笼”就是磁场。目前应用最广泛且技术最成熟的“磁场牢笼”当属托卡马克装置，它是一种内置强力磁场的环性容器，能将由核聚变反应产生的接近太阳内部温度的高温等离子体约束其中，从而控制核聚变反应。目前中国科学院等离子体物理研究所的EAST装置可以产生5000万摄氏度的等离子体，最长运行时间可达102秒，而光剑所需要的等离子体温度仅在数千摄氏度左右，运用托卡马克装置来充当“剑鞘”是绰绰有余的。

　　不过，想要制成一把便携的等离子体光剑仍然不容易。首先，需要有能源来加热大量的气体使其变成等离子体。2020年，加拿大哈克史密斯工业公司制造了一把等离子体光剑，它被拴在沉重的气体罐上以获取源源不断的等离子体。其次，托卡马克装置需要有强大的电源产生磁场以约束等离子体。想要将气体和能源都压缩到一个小小的剑柄中，对于目前的技术而言实现起来颇有难度。

　　制造光剑新思路

　　那么，如果回归到“光剑”最初的思路中，真的用光来打造光剑如何呢?

　　当然，我们所说的并不是激光。虽然激光确实威力强大，武器级激光甚至能远距离摧毁无人机或导弹，但若要像电影中的光剑那样，将储能装置和发射、控制装置都容纳在一个小小剑柄中，其难度比等离子体更大。现有激光武器的能源装置通常比集装箱还大，激光的长度是无限的，几乎没有什么方法能将它控制在剑刃的长度里。另外，等离子体光剑和激光光剑共同存在的一个问题是，两者都没有通常意义上的实体，两把光剑对砍时只能彼此“擦肩而过”，就像两把空气刀碰撞一样，这也太尴尬了。

　　不过，一种新型光也许有助于打造真正的光剑，那就是美国哈佛大学和麻省理工学院的联合科研团队发现的“固体光”。光是一种电磁波，由被称为光子的粒子组成，光子是一种无质量的粒子，彼此之间及与其他粒子之间不会发生相互作用——这个观念被科学家的一项研究打破了。

　　研究者将铷原子吸入真空室，然后用激光将原子云冷却至接近绝对零度，再使用极弱的激光脉冲将单个光子射入原子云，按照固有想法，这些光子对铷原子应该毫无影响，但神奇的事情发生了：光子竟然将一些铷原子推离了“团队”。随着光子进入原子云，它的能量激活了沿途的原子，光子自身的速度骤降。随着光子继续穿越原子云，能量在不同原子间传递，产生的结果便是两个原子互相推拉穿过整个原子云，它们的能量从一个原子传递到下一个，最终接收能量的原子就与光子一起离开了原子云。

　　在日常生活中，我们也能观察到光线能量衰减的过程：一束光穿过玻璃照射到室内，虽然它看起来还是一束光，但其内在的能量已经大为衰减，光热都变小了。在铷原子云中，这个过程非常相似但更加极端——光速被极大地减慢，大量能量在折射过程中丢失，人们能够看到这些光子与铷原子相互作用的过程，它们会彼此推挤并偏移。

　　这一发现意味着，最接近想象的光剑有可能在现实中出现了：通过光子间的相互作用可以将无重量的光子结合起来，形成有自身特殊作用力的某种“光分子”，类似于氢分子中的两个氢原子的结合模式，许许多多的光子结合在一起，能够将无形的光线变成“固体”。乐观的科学家认为，如果能实现“固体激光”，真正意义上的激光剑或许就有希望了。它是否能像电影里那样具备如此多的神奇特性，人们尚不得而知，但答案揭晓以前“一切皆有可能”。

　　当然，这种技术不会只用来做激光剑。目前像光束一样在光纤中传输的手机信息与其他数据，都需要转化成电子以进行数据处理，这种转化与处理过程非常低效且耗电。如果数据传输与处理都直接以光子形式进行，将极大减少能量损耗。光子结合技术将令电脑使用光子作为信息处理器成为可能，制造出可以在日常生活中使用的量子计算机，让人们离想象的梦幻世界更进一步。