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《星球大战》中的光剑是什么？（新知）

发布于：2016-01-25 09:08:00 来源：人民日报

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《星球大战7：原力觉醒》正火热上映，影片中炫目的光剑被影迷津津乐道

《星球大战》中的光剑是什么？（新知）

王 铮

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、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。

星战中，光剑无坚不摧，没有切不断的物体，除了另一把光剑。实际生活当中的等离子体技术当然没有这么厉害，不过等离子体机械加工（焊接、切削等）、冶金、化工、表面处理等工艺，已经广泛应用在我们当今社会，是新兴的并且非常有前途的工业技术。

（摘自中科院之声）

《 人民日报 》（ 2016年01月25日 20 版）

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