打造“星戰(zhàn)光劍”并非遙不可及

作為經(jīng)典科幻電影《星球大戰(zhàn)》系列的最新一集，《原力覺醒》日前在中國上映，無數(shù)影迷高舉絕地武士的“光劍”，歡慶這場視聽盛宴。在電影中，“光劍”不但無堅不摧，而且還能融化鐵門，甚至可以反彈風暴兵發(fā)射的激光光束。而現(xiàn)實中，制造這樣一把“光劍”距離我們還有多遠？

激光束？ 影迷們手舉的“光劍”自然只是“徒有其形”，實際上大都是用低功率的激光筆改造而來，以電池提供能源。而影片中的“光劍”無堅不摧的秘訣，就在于它在接觸物體瞬間釋放出的強大能量?，F(xiàn)實生活中，工業(yè)級的激光就可以做到，武器級激光甚至能遠距離摧毀無人機或?qū)?，但它們都需要龐大的能量供?yīng)設(shè)備。例如現(xiàn)有激光武器的能源裝置通常比集裝箱還大。2015年，中國科學家最新發(fā)明的超級電容器能量密度可達到每公斤26千瓦，相當于鋰離子電池輸出能量的130倍。外界認為超級電容器的出現(xiàn)，將協(xié)助激光武器向?qū)嵱没较蜻~出重要一步。但若要像電影中的光劍那樣，將儲能裝置和發(fā)射、控制裝置都容納在一個小小劍柄中，仍有巨大差距。

能源供應(yīng)若能解決，接下來的問題是“光劍”到底采用什么原理。從名字上聽，光劍似乎應(yīng)該是以激光構(gòu)成的。但貝爾法斯特女王大學數(shù)學與物理學院的詹盧卡·薩里博士認為，激光的長度是無限的，除非它在傳輸過程中遇到了阻礙，否則它會一直按照直線向前傳播。因此要控制激光光束只有劍刃的長度非常難，激光并不適合作為手持武器。

等離子體？ 薩里博士認為，用等離子體制造光劍似乎更有可行性。當氣體被加熱到極高溫度時，原子會被分解成電子和原子核，從而形成等離子體。他解釋道，“等離子體的高溫可以瞬間融化其接觸到的一切物體，就像刀刃一樣，切割得干凈利落。”使用這種方法，甚至能造出不同顏色的光劍。“絕地武士使用的綠色光劍可以由氯氣等離子體制成，這種物質(zhì)發(fā)出的主要是綠光；西斯使用的紅色光劍則可以由氦氣制成，其發(fā)出的光線多位于紅色至紫色的光譜范圍之內(nèi)。”

更重要的是，制造等離子體光劍還具備了相應(yīng)物理理論。通過電場和磁場控制等離子體已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)，例如代表未來能源方向的“托卡馬克”裝置，就是利用強磁場約束高溫等離子體實現(xiàn)受控核聚變。若將來這種磁約束技術(shù)能進一步發(fā)展，將高溫等離子體控制成一把光劍的形狀或許并非不可能。

不過等離子體光劍仍有諸多問題。由于等離子體的特性，兩束等離子體相交時不會像固體那樣碰撞。想象一下，絕地武士和西斯使用光劍搏斗，兩柄光劍相交時并非劍拔弩張地角力，而是毫無障礙地交叉而過，這個場面多么尷尬。

固體激光？ 那么影片里的光劍真的不能完全實現(xiàn)么？最新的科技突破似乎又推開了一扇新的希望之門。美國國家標準與技術(shù)研究所與馬里蘭大學科學家2015年的最新研究發(fā)現(xiàn)，可以將無重量的光粒子結(jié)合起來，形成有自身特殊作用力的某種“光分子”，類似于氫分子中的兩個氫原子的結(jié)合模式。這一發(fā)現(xiàn)被視為在創(chuàng)造固體光形式物質(zhì)的探索領(lǐng)域取得突破性進展。樂觀的科學家認為，如果能實現(xiàn)“固體激光”，真正意義上的激光劍或許就有希望了。它是否能像電影里那樣具備如此多的神奇特性，人們尚不得而知，但答案揭曉以前“一切皆有可能”。

當然，這種技術(shù)自然不會只用來做激光劍。光子結(jié)合技術(shù)將令電腦使用光子作為信息處理器成為可能。目前像光束一樣在光纖中傳輸?shù)氖謾C信息與其他數(shù)據(jù)，都需要轉(zhuǎn)化成電子以進行數(shù)據(jù)處理，這種轉(zhuǎn)化與處理過程非常低效且耗電。如果數(shù)據(jù)傳輸與處理都直接以光子形式進行，將極大減少能量損耗。（福晚）