科学探索|《星球大战》里的光剑在理论上可行吗？( 二 ) 《星球大战》里的光剑在理论

简而言之，光剑的一些物理特性在理论上是可行的，但许多实际特性与现实相差很大，甚至可能性也微乎其微。但尝试一下还是很有趣的。
马克·切勒（加拿大尼亚加拉学院光电子学教授）
这个问题我已经被问过多少次了，说出来可能会吓到你。
首先，让我们考虑使用激光来制造光剑。想象一道来自强大激光源的光束。激光有一个有趣的特性，那就是它是准直的，即以几乎没有发散的直线光束传播。举例来说，一个普通的手电筒，无论你如何改进它的光学系统，总会有一道光束在其移动过程中扩散开来，但激光的相干光束传播却出奇的小。激光可以保持它的“力量” ，用来切割或摧毁其他东西。从这个角度来看，激光是制造光剑的理想选择。
问题是，光不会只停留在自由空间。为了制造一柄光剑，我们需要设计出一种方法，让这些光子的辐射范围达到1.5米左右，然后神奇地停在那里，而这远远超出了我们对物理学的理解。我并不是说我们永远都找不到实现这一目标的方法（在一百年前，原子的分裂看起来就相当不现实），但就目前对物理学的理解而言，这是不可能的。
我们能否使用光子以外的粒子？比如介子，它可以移动一定的距离然后衰变（从而“停止”）。也许吧，但我们不知道有哪一种粒子会在一定范围内保持杀伤力，然后就突然消失。也许有一天我们可以“设计”这样的粒子，但现在，这还只是科幻小说里的东西。我想补充一点，粒子加速器就其长度而言堪称巨大的怪兽，激光则是小型化的更好选择。
在目前的技术下，也许最好的方法是利用等离子体，创造出一股被大磁场约束、由电离气体分子组成的热流。这需要不断有气体补充，但制造约束磁场才是最困难的部分。这个磁场将十分巨大，并且需要惊人的能量，因此几乎很难缩小到可以放在手掌中，但至少就目前的技术而言，这在理论上是“可行的” 。
回到激光，难点是让光束在自由空间停止。这在今天是有可能做到的。我们目前对物理学的理解确实允许在晶体中停止，或者说“冻结”光子。如果这种技术可以应用到光剑的主体上，并且是在自由空间中，而不是使用光子晶体，那就有可能创造出一道1米长的光束，其辐射一直被约束在一定范围内（如果功率足够高的话，任何接触这道光束的东西都将被摧毁）。
当然，在实验室的晶体中捕获一些光子（已经实现）和制造可以手持的光剑是完全不同的两件事，但至少基本的物理学原理支持了捕获光束的想法，尽管“尚未实现” 。
虽然这么说，但现在还是不要想着去哪个枪支商店找寻找光剑（我想到了《终结者》电影中使用等离子步枪的场景）。
洛林·马修斯（贝勒大学物理学教授）
至少根据维基百科的说法，光剑是一种磁约束等离子体。这是有道理的，因为光剑很适合用来切割各种东西，而我们已经在使用等离子体炬来切割像钢材这样的高密度材料。然而，等离子体炬的火焰只有几英寸长，其实就是经过喷嘴喷流出来的电离气体。等离子体炬内部的电极之间距离很短，将气体电离后产生的电子和离子会与大气中的中性气体相互碰撞，并失去能量。