May the 4th be with U 首先，你要有一把光剑

作为《星球大战》宇宙最为瞩目的标志之一，星战系列的狂热粉丝们一直热切希望科学界能制作出来的东西，莫过于光剑，或者说，“等离子剑”。



维达同学，您的儿子呢？不，当我什么都没说……图片来源：《星球大战·前线》

5月4日，是全球星战粉丝的“原力日”：原因见标题。在这个特殊的日子里，果壳网神秘员工在他的公众号“别瞎玩”上发布了一篇《光剑的可行性分析报告》。

文/S.Mars，首发于公众号 别瞎玩

在过去的几十年里，许多人都为创造一个真正的“光剑”做出过很多或认真、或奇异的尝试。其中最接近的，可能要数激光器和制式火焰喷射器了。

而在2013年的时候，哈佛和麻省理工学院实验室的研究人员们甚至让光子相互作用，创造出了“光子分子”。“光子分子”是有质量的“光”——而“光剑”就是有质量的光！我们离光剑前进了一大步吗？

当然，哈佛和MIT的科学家目前取得的成就还比较初步，大概原理是让光子通过色散耦合，在量子非线性介质中产生强相互吸引的原子高激发态。恩，知道你们看不懂（严肃脸），接下来是一道送分题：


量子非线性介质中具有强相互吸引的光子。图片来源：Nature

果然还是看不懂吧……

虾丸君替你们看完了论文。结论是：这东西虽然看起来能做出光剑，但和《星战》的光剑设定挺不一样的。如果我们真的用这种“光子分子”组成了一个光剑，它最多可能让你失明……

那么，我们应该怎么造出真正的光剑呢？

当然，制造光剑是有很多方法，不过只有一种物质能够完美重现电影和游戏中的“光剑”——那就是“等离子体”。根据《星球大战》的设定，光剑的剑身就由等离子体构成，通过一种虚构的能源“凯伯水晶”供能。

（等离子体赛高！任何其他物质制成的光剑都是异端！——虾丸君叫喊着被拖走……）

咳咳……我们言归正传。

等离子体通常被称为物质的第四态——其他三态就是我们熟悉的“固态、液态和气态”啦。等离子体是一团等离子气，由自由漂浮的电子构成。由于等离子体很容易被穿透的光线“染上”颜色，所以在现实生活中，它被广泛应用于霓虹灯、电视和荧光灯里面。



等离子体其实比较常见。图片来源：ustc.edu.cn (虾丸君当然有更好的图，不过还是很开心地用了这张。因为这是不知道哪位我的校友做的……)

而在现实世界，等离子体比你想象的更常见——太阳上就有等离子体。太阳实际上就是一个巨大的等离子气体球。不过要小心，等离子体具有高毒性、易燃性的特点。所以如果你不能用等离子光剑刺穿敌人，它附带的有毒气体说不定可以干掉对方……

等等，如果等离子体的资源这么丰富，对抗人类也这么有效，为啥我们还没有用它来造一些十分炫酷的东西，比如说“光剑“呢？


图片来源：io9简单来说，等离子光剑在原理上面临两个问题。

第一：等离子态没有"固体"的性质，所以你没法把它造成“光剑”那种样子……

目前为止，人类还没找到任何可能的方法来赐予等离子体一个固定的“物理形态”。

为了让等离子体形成一条光剑那样的直线，你需要在剑的头尾两边都得有个接触点。这么来说吧。为了在真实世界里造一把等离子光剑，你需要在剑柄处做一个“制造”等离子体的装置，然后在剑尖的地方造一个“盖子”——对，就像日光灯管那样。

你会说其实这样也可以啊，但是这样一来，“光剑”不就变成“光棍”了吗！而且这一根“等离子棍”需要包裹在一条电磁铁里。这还砍个毛啊！



原来“光棍”还有这个涵义……

即便我们不考虑如何造这个“盖子”（当然，它包括和剑柄连接到同一个系统的金属杆和电磁铁等等），但是再怎么说它也不是光剑了。

那个“盖子”会让（划掉）Saber的圣剑Excaliburde（划掉）穿刺能力丧失，然而《星球大战》里的武士们经常使用穿刺这一招。

当然你可以把“盖子”造成尖锐的锥子那种，但那就不是光剑了呀：真正的光剑可以很容易地穿过金属制护甲，但现在金属制的剑头会被反弹……使用等离子体的另一个问题是，等离子体是一种类似气体的物质，它会在空气中扩散，遇到障碍它会……绕……过……去……

等离子体在真空中可以自由流动，不过当等离子体暴露在空气中时，它会开始扩散，因为在物体在空气中都会受到无数的从不同的方向上来的压力，这个物体需要达到和大气压力的平衡。

所以，即使我们造了一根“等离子棒”，它也没有任何的砍杀能力——因为它仍然是一种气体物质，没有固体的性质。当你砍人的时候，只会看到等离子气从目标周围飘过……不过你倒是可以用等离子的高温体烧伤敌人……



好吧，这也不行……

等等，我们不是有等离子切割机这种东西吗？等离子切割机能够用于切割导电材料，比如钢、铝、铜等等等。咦，听起来还蛮厉害的，所以我们找到制作的方法了吗？别急。

等离子切割机必须有一个强大的电源给它供能。以我们目前的技术，地球上最强的等离子切割机在也产生不了光剑那么粗长的等离子束。

另外，我们拥有的最强力等离子切割机会相当重，而且只能制造出一束大概一毫米长，0.1毫米宽的等离子束。

等离子切割机之所以能够切割金属，是因为它实际上是“过热”的。当过热时，这束等离子更像是一把火焰刀，从刀柄里射出“火焰”切割物体。嗯，过热等离子体需要相当多的能源来制造，所以目前你别想用那个小剑柄产生如此巨大的能源了——所以《星战》需要凯伯水晶……



等离子切割机正在工作。图片来源：cn.made-in-china.com即使等离子切割机可以变成像光剑那么小，它仍然不太像电影里的光剑。等离子切割机像是喷射出的一股火焰那样，也没有固定的形态。

于是光剑决斗是不可能了，因为等离子体射流会没法阻挡彼此，而是会直接穿过去……所以你没法用光剑格挡激光枪或者光剑。

那么我们还要“剑术”何用？最炫酷的光剑决斗没有啦。

这也不行那也不行，那我们只好求助于更科幻的设定了。

光剑在电影和游戏里都以“凯伯水晶”为动力。对这种物质我们几乎一无所知，那么我们姑且认为“凯伯水晶”能够给等离子光剑提供几乎无尽的能源吧。所以，除非我们能找出这种“凯伯水晶”，那么我们才有可能造出真正的光剑。“凯伯水晶”是创造一个真正光剑的关键钥匙，然而我们甚至不知道有东西像这种“凯伯水晶”。也许辐射里面的“聚变核心”作为能源可以一战？粗细似乎也正好……

总结：

至少就目前看来，最接近的方法是小型化等离子切割机，找到能将等离子体固化的方法，并且找到足够高效的能源，才可能造出最接近电影设定的光剑了。

任重道远啊，绝地武士们！



人类科技如此缓慢，如果你仅仅是中二病，或许可以考虑别的途径获得光剑。比如果壳实验室真的就做出来一把……

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