《星球大战》中的光剑是什么?

 

    光剑的剑身是磁约束的等离子体,磁场控制等离子体“伸缩”

    电影中的光剑由剑柄和剑身组成,其中光剑的剑身不是普通的激光,而是磁约束的等离子体。

    等离子体在宇宙空间中随处可见,被称为固、液、气以外的物质第四态。物质由分子构成,分子由原子构成,原子包含原子核和电子,固红黑大战、液、气态是由分子间的距离决定的。当物质被加热到足够温度或受其他因素影响,原子中带负电的电子脱离了原子核的束缚,就可能形成失去电子的正离子、附着电子的负离子和带负电的自由电子,也就是发生了电离。电离后正负离子混合、无规运动并碰撞,就被称为等离子体。

    宇宙空间中,众多恒星等高温星球不断加热物质产生等离子体,同时,无边无际的低密度空间给了离子自由运动足够的距离,不会因为碰撞过于频繁而充分复合变回中性粒子,这些因素使得空间中处处存在着大量的等离子体。

    电影中,剑身由剑柄释放出,同时又能折回剑柄。为什么能让等离子体“伸缩”“塑形”呢?原来等离子由不断运动的、带电荷的离子和电子组成,带电粒子在磁场中运动时,如果不是平行运动,会由于电磁相互作用而受到改变运动方向的洛伦兹力。在没有其他力作用情况下,会形成不断旋转的螺旋线运动,利用很强的磁场,就能将带电粒子约束在一定范围内。另一方面,如果一团等离子体有很强的运动,没有外力因素,其中的磁场也没有办法离开等离子体,这样就称为磁冻结。

    真实的等离子体技术在机械加工、表面处理等工艺上应用广泛

    宇宙空间中,等离子体与磁场也密不可分。太阳的大气(日冕)就处于等离子体状态,而太阳拥有很强的磁场。黑子就是太阳上磁场非常强的区域。太阳大气发生的日珥现象,就是被磁场束缚住的、沿着磁力线形成环状,这与电影中光剑的“塑形”异曲同工。

    太阳的等离子体不断涌向广阔空洞的宇宙空间,也“冻结”太阳的磁场。地球也有很强的磁场,这些来自太阳的等离子体到达地球附近时,地球的磁场与冻结的太阳磁场作用,就把这些等离子体拦住了——要知道,这样高能量、高速度、高密度的等离子体,对我们生命是有害的。

    电影中的光剑只有在剑刃切穿物体的时候才会消耗能量,真是无坚不摧的“热”刃。没有接触物体时不会释放热量,所以平时是一把“冷”剑。宇宙空间当中的等离子体确实也有“冷”有“热”。“温度”是物体分子热运动的剧烈程度,分子运动速度快,温度就高。等离子体是由离子和电子组成的,它们的速度也决定了等离子体的温度,分为高温等离子体和低温等离子体。等离子体的离子和电子的质量相差千倍,有时离子和电子可以有不同的速度,也就有不同的温度,如果它们温度相同称为热等离子体,否则称为冷等离子体。

(责任编辑:红黑大战)

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