物理学家David Schaffner有个挺形象的比喻:拿两把等离子火炬对打,效果跟拿两台吹叶机对喷差不多——两股气流会直接穿过去,根本撞不到一起。
这个比方说的正是《星球大战》里最让人眼馋的装备:光剑。电影里绝地武士和西斯武士挥着嗡嗡作响的能量剑,剑刃相击时火花四溅,看着既帅气又合理。但真要把这东西搬到现实世界,问题才刚刚开始。
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光剑在科幻迷心中地位极高。它能熔化、切割、灼烧几乎任何东西,阻力极小,而且最神奇的是——两把光剑能实打实地碰撞,像金属剑一样格挡、角力。这种"能量变固体"的视觉效果,恰恰是它最难实现的地方。
光子和等离子体都"穿墙"
现实中没有光剑的对应物。科学家推测它的原理可能来自两种技术路线:激光,或者等离子体。
激光产生高度聚焦的光束。等离子体则是极高温的气体,带电状态——闪电就是等离子体的一种形式。
但这两条路线都卡在同一个基本难题上:它们没法像固体那样"撞"在一起。
想想网球。两个网球相撞会弹开,因为一个球的原子会推挤另一个球的原子。这是固体的日常逻辑。
激光由光子组成。光子没有质量,也不带电荷,是光的本质粒子。当两束光子相遇,它们直接穿过彼此。想象用两把闪光灯对打——光束只会交叉而过,没有任何东西可推。没有质量,没有电荷,就没有相互作用的支点。
等离子体的情况稍复杂。它毕竟是物质,由带电粒子组成,理论上可以用磁场塑形成发光的柱状体,像光剑那样。等离子火炬已经存在,能产生定向的高温等离子流。但问题是,除非出现极其特殊的条件,它本质上还是气体。
Schaffner在宾夕法尼亚州布林莫尔学院研究等离子体物理,他的判断很直接:两股气体或等离子体柱只会互相穿透,形不成碰撞。
2019年的理论探索
那么,什么条件才能让光剑对决成为可能?
2019年,物理学家Jean-Sebastien Gagnon和François Fillion-Gourdeau探讨了这个
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