光剑? 虚构的剑是由什么制成的? 发光的东西? 是典型的近战武器星球大战宇宙。 如果没有一个有自尊心的绝地武士,那么他就是不完整的。
但根据它们的工作方式,它们可能是与西斯决斗的最不切实际的方式。 在最坏的情况下,它们可能会与将整个宇宙结合在一起的一些相当基本的物理原理发生冲突。
这并不是说我们无法接近。
光剑如何切割东西?
根据数十年的故事讲述、电影和粉丝传说,光剑的锋利部分据称是由等离子体制成。
等离子体是一种由带电粒子组成的高能气体,确实在工业中广泛使用切割导电材料。 吹过压缩空气的电离气流与待切割的材料形成一个回路,电流可以流过该回路并将材料加热到超过其熔点。
高温也可能相当极端,超过20,000摄氏度在某些情况下:足以将你的协议机器人变成一堆废品。
但如果你想把手臂切下来饥饿的万帕,或者甚至做一些简单的事情就像砍倒一棵树或打破一扇窗户,你将会有一段艰难的时光。
尽管如此,等离子流确实在非工业领域有其用途。电离粒子低温叶片已经开发出可以消灭微生物的技术,理论上可以增加能量来烧灼小面积的肉。
2020年, 小工具制造商哈克史密斯工业公司基于温度高达 4000 摄氏度左右的高温等离子体流制造了一把“光剑”。 他们展示了它燃烧各种材料的能力,尽管比普通绝地大师可能有的时间慢一点。
等离子剑的最大问题是气体来源。 假设有一种有效的方法来加热材料,这些带电粒子仍然需要来自某个地方。 哈克史密斯的原型剑被拴在重型气体罐上,即使如此,热等离子体流对于长时间的战斗来说也太短暂了。
这是离子驱动技术面临的一个问题,并且至少部分得到了解决。 典型的燃料来源是昂贵的惰性元素氙,需要进行压缩,需要庞大的容器,这会给任何使用它的航天器增加过多的质量。
包装可升华成气体的碘颗粒将是更有效地利用空间。 不幸的是,碘不像氙那样惰性,要求陶瓷发动机零件能够承受其腐蚀作用。
虽然对于在真空中加速微型飞行器很有用,这种等离子体除了全力给你造成三度烧伤之外,它不可能做更多的事情。
发动机技术的新创新正在解决这个问题,尽管它是否会在任何类型的高能便携式切割工具中发挥作用还有待观察。
那么一把由实际光制成的剑呢?
年轻人很少星球大战粉丝们已经能够抵制住手电筒光束的诱惑,同时发出著名的光剑嗡嗡声。
如果我们假设光剑确实是由光构成的,它能否具体化为能够碰撞、切割和烧灼的刀片?
光是电磁场中的涟漪,以称为光子的粒子形式存在。 光子具有将它们归入称为物质类别的特性用技术术语来说,它们是自旋值为整数的粒子,例如 1、2 甚至零。
用非技术术语来说,这个整体值提供了一种对称性,允许两个或多个粒子共享某些属性,例如相同的空间。 无论有多少光子被塞进一个盒子里,从技术上讲总是有空间容纳更多光子。
这可能会成为一种令人印象深刻的武器。
通过在大小合适的腔室中来回弹射一束光子来排列单色光的相位,将使这些光子能够以巨大的能量集体撞击。 该过程称为受激辐射光放大? 您无疑知道它是“激光”。
但要成为一把可以招架和阻挡其他剑的剑,激光“刀片”还需要以电子、质子和中子的有形方式干扰其他激光。
具有自旋分数(例如一半或 5/2)的粒子由于以下原理而变得复杂:具有完全相同量子态的多个粒子根本无法重叠。 例如,原子核周围的电子以允许基本化学发生的方式相互碰撞。 如果没有这个原则,我们就会生活在一个像幽灵一样有形的宇宙中。
电子还通过交换电磁力来维持其空间,利用光子告诉其他具有相同电荷的粒子保持距离。
光子本身不会像电子和质子那样相互交换力,所有这些加起来就导致光波相当忽视其他光波的存在。
物理学中存在漏洞,光子可以间接“碰撞”,可以这么说,从剩余能量中产生带电粒子。使用高功率激光器的实验告诉我们一两件关于早期宇宙中辐射行为的一两件事,在很久很久以前的时代,但遗憾的是它不会给我们提供一根可以用来招架激光束的光棒。
在我们发现光或等离子体行为的真正革命性的东西之前,发光的光剑仍将停留在纯粹的幻想领域。
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