等离子剑有可能实现吗

时间:2024-03-18 00:11:22
等离子剑有可能实现吗

等离子剑有可能实现吗,没有什么能比一把用来封闭创口的微型光剑更能体现出未来感。当今的等离子技术基本上已经跨进了未来的门槛,那么等离子剑有可能实现吗?

  等离子剑有可能实现吗1

在《星球大战》电影中,绝地武士人手一把的光剑大家应该再熟悉不过了!

据说其剑柄部分装有一块神奇水晶聚集能量,然后释放出超级等离子体形塑造剑身和剑锋,削铁如泥!

尽管听起来可能很疯狂,但是我国科学家真的成功制造出了一把小型光剑,不过跟科幻“光剑”仍有很大差距!

我国电子科技大学工程师已成功研究出一种能释放微波来产生离子的`技术,大量离子从发射孔中延伸出来,形成一个能发光的小光剑,可触碰物品!

  

现在这把小光剑与之前在高压状态下仅能在真空中产生的带电粒子定向流有所不同,该等离子流不需要特定压力,能自动形成非常稳定的形状!

这个小光剑可以通过多种方式来生成,比如通过激发具有不同电流的粒子,再比如低频电磁辐射产生的微波!

根据我国科学家的说法,未来它的医学用途非常大,科学家可以使用一束微小的APPJ来电离材料表面!

医生可以用它来固定伤口,清毒伤口,清洁牙齿,帮助血液凝固,甚至可成为手术刀!

目前这项技术还存在一个难题,为了稳定小光剑的形状,不得不依靠石英等材料制成的极化管!

不过我国科学家傅文杰信心满满地说,随着低温等离子体射流技术的发展,它应用领域也会大大增加,未来还可以用于皮肤治疗,消毒和癌症治疗!

  等离子剑有可能实现吗2

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

光剑是《星球大战》系列中最吸引眼球的设定之一,许多孩子小时候都玩过与之类似的小型光剑玩具。当然,当每个孩子挥舞着那根点亮的塑料棒时,他们心里想的是:真希望这个东西是真的啊!毫无疑问,如果迪士尼里面有真正的光剑出售,那他们会赚到更多的钱。那么问题来了:从科学的角度来看,光剑真的可能存在吗?一些研究激光和等离子体科学家给出了他们的答案。

丹尼斯·K·基林格(美国南佛罗里达大学物理学荣誉退休教授)

在《星球大战》宇宙中,光剑通常与能够燃烧、切割或破坏目标物体或敌人的激光或激光束联系在一起。从技术上,激光器自1960年发明以来,已经发展出了许多不同的种类,并且有各种各样的用途,从杂货店结账扫描商品条码时用的0.001瓦特红色激光,到测绘建筑物和道路时所用的人眼安全1瓦特红外激光雷达,再到遥感卫星上用来测量地球臭氧层空洞和二氧化碳水平的激光探测器。

至于燃烧或切割,我们已经有了用于焊接车身和切割金属板的工业激光。然而,这些激光器使用的电源通常和一个大手提箱差不多,重量约为50磅(约合23公斤),不太适合作为武器挥舞。此外,我们已经制造出了不同颜色或波长的激光束,这方面的问题倒是已经解决了。

  

光剑看起来不可行的原因之一,是它作为一个物理上固体的棒或剑的概念,可以“击中”或“攻击”对手。在电影中,光剑决斗时的机械碰撞是通过声音效果来实现的,会产生一种“嗡嗡声”,你还可以听到它们互相碰撞的声音。但如果你打开两个手电筒,将两束光相互交叉,你并不会感受到声音或力。这是因为光子没有质量,这也意味着激光或光束没有质量。

我想可以这么说,“你不能用光束来钉钉子”。因此,在这个意义上,两束激光在机械意义上的相互“碰撞”是不现实的。不过,有一个科学上的例外:2018年获得诺贝尔物理学奖的阿瑟·阿什金发现,在适当条件下,一束激光可以用作光阱或光镊,捕捉和移动非常小的物体,比如细菌。

我们或许可以把事实夸大一点,将光剑称为《星球大战》中的牵引光束,但移动一个细菌和移动一艘星际飞船(如SpaceX公司的星舰第二级)在质量上差了10万亿亿倍。

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。

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