脑洞丨如何科学地制造出一把星球大战中的酷炫光剑？

星球大战中不同颜色的光剑十分炫酷，今天yuyuyu就带大家解读下光剑（lightsaber）的组成，以科学的角度看是否可以在实验室中制造出一把光之剑！

自从39年前A New Hope 上映，人类就希望科学界能够制作一柄完完全全的光之剑，或科学一点地其实称之为等离子体之剑。 在过去几十年的尝试中，最接近光剑的是激光和程式化的火焰喷射器。2013年，哈佛麻省理工学院的实验室设法让光子相互作用，由此创造出了光子分子。需要提及的是，科学家创造出的是完全没有质量的光！而电影中的光剑仍然是有质量的。

至今为止，科学家们提出的制造光剑的资源有很多，但似乎只有等离子体才能称得上是最接近电影特效中的光剑。星球大战中，光剑的剑刃即由等离子体构成，由虚构的Kyber晶体供电。严格意义上来说，不是由等离子体制成的光剑都非真正的光剑！

等离子体(plasma)也称作“超气态”、“电浆体”，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。在现实生活中，等离子体用于霓虹灯、电视和荧光灯，因为它很容易被通过自身的光染色。而电影中光剑的颜色则取决于内置的聚焦水晶。

在现实世界中，等离子体是非常普遍的，这有多普遍？我们的太阳就是由等离子组成的。它的字面意思是一个巨大的等离子气体球。等离子体具有高毒性、易燃性。即使不能用等离子体刺敌十分，气体中的毒性也会伤敌八分。

既然制作资源如此丰富，那我们是否也可以制作一柄光剑呢？

答案是：不能！

原因一：等离子体没有如固体物质一样的性质，因而不能像光剑一样被控制。

在现有条件下，还没有任何方法能够给予等离子体一种物理形态。事实上，光剑剑身是由一团等离子体将电磁铁产生的极强磁场束缚成剑的形状。为了制造一把真实世界的等离子剑，它需要在剑刃的末端加上剑柄，以束缚等离子体的形状，使之保持直线。

原因二：等离子体是一种气体物质，它会扩散到空气中继而与空气碰撞。

在互联网上许多机器操作等离子体的视频中，等离子体在真空中可以自由流动。当等离子体暴露在空气中时，它因为收到压迫而扩散到不同的方向上。

光剑的剑身并不是无坚不摧。它仍然是一种气体物质，没有固体的属性，所以气体只能通过它撞击到的地方。

关于等离子切割机

等离子切割机喷射出高温等离子体可用于切割导电材料，如钢、铝、铜等导电材料。

我们目前的技术，等离子切割机必须实时连接高电压高能量，即使不是世界上最强的等离子切割机也可以创造一束堪比光剑大小的，有同样能量的光束。

等离子切割机良好的切割性，是因为等离子体的超高温。处于超高温时，等离子体的运动更像是一个被刀具射出的火焰。超高温等离子体需要成吨的能量来创造。这是现有技术使超高温等离子体能够有长射程的一个便携式的能源。

但是···

（一）即使等离子切割机可以变成光剑中的一类，它仍然不会像光剑那样工作。等离子切割光剑只是一束火焰，并没有实体的剑。所以不能用光剑决斗！等离子体射流会互相通过！正因为如此，光剑战斗会失去格挡，这是剑术中最重要的，和光剑决斗中最炫酷的一部分。

（二）在星球大战中：旧共和国的历史上，第一个光剑，叫protosabers，由用户携带的巨大的电池包供能，粗线连接到剑的剑柄。这意味着在理论上，未来绝地武士可能与光剑的共存，尽管光剑的运动由一个有限电池组限制。

那么问题关键到底在哪里呢？

在电影中的光剑由Kyber晶体提供动力，Kyber晶体是无尽的等离子能量源。它是制造光剑技术的关键！除非我们发现了一个无限的电源像Kyber晶体一样，否则没有办法像电影中一样给光剑供电。

现如今，研究人员已经找到了制作物理光的方法，但仅限于原子水平上，也就是说短期内我们不会很快看到光子剑刃。尽管如此，它仍然是一把会闪瞎你我双眼的纯粹的光剑。它不是星球大战中的光剑，但同样无坚不摧。

虽然，现在并没有光剑存在，但我们期待光剑炫酷出世！

文章参考链接：Science Explains: Can LightSabers Exist?

本文素材由材料人糯米提供，于晗编译