制作光剑.doc

1、制作光剑在科幻电影中，英雄手中的激光剑是必不可少的。威力强大的光束，拥有闪电般的原始能量，由不可见的神秘力量所激发。威力无穷的纯能量利刃，发光的剑刃和特殊的蜂鸣声，让人深深着迷。但这只是科幻。现在我试图根据物理学，设计出光剑。设计目标：1. 它能发光。2. 它有极高的能量。3. 它能碎石断木。4. 它会发出嗡嗡声。5. 它能把空气分子劈成两半，除了另一把光剑的剑刃以外，可以切穿任何物体。它的基本组成：剑柄：它必须大到足以容纳光剑的能量源剑刃：它类似 3 尺长的发光棒，可以切穿任何的已知物质，所以剑刃是这把武器最重要的部分！方案一：根据调查，大多数人同意这个观点：光剑这种武器，就是固定长度的激光

2、。1. 能切穿一寸厚钢板的激光确实存在。2. 激光只是被迫等速前进的光子，灌注越多能量，它的威力就越大，所以理论上，激光剑确实可行。步骤：1 产生激光（必须以能量射穿所谓的激光介质）介质要威力大，并且体积小的东西，这才能放进光剑剑柄。所以水晶是理想的激光介质，它们坚硬耐热，而且很轻，可以轻易放入光剑剑柄。只要一块这种直径四分之一寸的人造水晶，就能产生 10 亿瓦的激光束。然后只要注入足够能量，激光几乎能切穿一切。问题出现了：1 光无法凝聚成剑刃，两道激光束相交时会穿透彼此，那有什么用？更不可能挡开对手的剑刃！还有如果在阳光下使用激光束，或只是把灯打开，你就会看不见激光束，看不见的光剑有什么用？

3、2 光剑还有个更基本的问题：光可以传输能量，但它不是物质，也没有质量，地球上产生的光会射入太空并不断前进。所以以威力强大的激光束来说，它的光线会烧穿任何挡住去路的东西，光剑的剑刃会无限延伸，刺穿沿途的所有东西。整栋建筑可能倒在使用者的身上，甚至环地球轨道上的宇宙飞船也可能遭殃！没有人会用它！我们必须设法让光剑，维持 3 尺的长度。这似乎不可能。但有些尖端科技或许能提供对策。这可能会让爱因斯坦大吃一惊，哈佛史密松天文物理中心的科学家，正在研究连爱因斯坦都会伤脑筋的东西，乍看他们似乎打破爱因斯坦光的行为规则：他们已经能把激光的光脉冲，送入充满原子的小室，让它停留几分之一秒再释出。光是宇宙间最快的现

4、象，由于它的速度太快，而且没有质量，按理不可能抑制它的行为，它能被吸收，折射，反射或直接穿过物体，也可以让它减速。所以我们认为不可能让光线停留在一个地方。而那正是制造光剑所需的技术：他们将激光的光子，射入充满气体原子的容器，一个气体原子抓住光，让它停留片刻，再把它传给下一个原子，有些实验成功让光停留超过 1 秒，所以理论上是可能做出有 3 尺剑刃的光剑。 （这完全不违反物理定律） 他们只是利用物理定律量子力学和相对论原理，让光线停留是了不起的技术。不过这还是有问题，为了做出真正可行的光剑，必须有能容纳让激光停留所需的气体原子。然而一把能切穿一切的光剑剑刃，温度必须高达华氏 1 万 2 千度，那

5、意味着那样的高温会把气体原子变成超热电浆（星球和闪电就是由电浆构成）！因此激光根本无法停留，最后我会得到一道无限延伸的激光束，剑柄上是一道无法控制的闪电！显然，激光剑是行不通的！方案二：超热电浆给我了灵感。如果能控制超热电浆，它也许能做成理想的光剑剑刃！电浆：电浆是很奇特的东西，它不是液态，固态或气态，它称为物质的第四态。这把电浆炬拥有小型闪电般的能量，它能将气体加热到数千度，超过钢的熔点，而且只需要空气和电。它或许能成为光剑的理想元件产生电浆要从气体着手，这把电浆炬以空气中的氧为燃料。空气经管子注入，再加热到超高温而离子化，这改变了原子的构成，释出大量能量。进而产生某种带电的气体云，或称电浆

6、。问题：1那把电浆炬的消耗功率约 2700 瓦，把它放大一千到数千倍，大概等于一座小城市的耗电量。2 . 3 尺长的超热电浆炬将难以控制而且非常危险。但有种方法可以控制电浆，并将它随意塑形：用这个玩具来简单说明它的原理：它充满了低温的氖气电浆，如果这么靠近超热电浆，手会被烧掉！但要记住电浆是由原子里释出的电子所形成，电子在磁场中会弯曲。将磁铁插入电浆里会如何？请注意我们可以利用磁场将电浆随意塑形！如果我造出巨大的电浆炬，并用磁场加以控制，但它只是。一团超热气体，它当然能烧毁物体，但在战斗中没什么用。它不会和其它剑碰撞出声，它不会是真正的剑刃！为此我们需要特殊的传输系统。我们需要找到方法，将电浆

7、从光剑剑柄射出，并让它平均分布在 3 尺的剑刃中。但是有个问题，超热电浆几乎能烧穿一切。还好高温陶瓷材料可以做到！我们要用这种材料，打造可伸缩的陶瓷棒！它能从光剑的剑柄射出，然后电浆会沿着耐热陶瓷棒内部流动，由表面钻好的小孔流出。可大约需要 5 千万瓦功率，才能把电浆加热到太阳表面的温度，届时就能削铁如泥，但为此我们需要可携式能源包，而且它还要小到能装入 5 寸长的剑柄。5 千万瓦功率，那足供一座小城市照明所需。光剑的好坏取决于它的能量源，能量源会装在剑柄内部，然后由外部控制，它需要一个超强的“电池“。纳米碳管它是由一连串单一碳原子制成，它们强度惊人，却又小得不可思议。单一纳米碳管直径仅有 5

8、0 个原子，约只有一根人发宽度的 2 万分之一。这是单一纳米管的特写画面。你看到的突起是单一碳原子，这是数百万根纳米碳管的一部分。但它如何为光剑提供能量？纳米碳管有特性，它们会导电。纳米管独特的对称结构，表示它具有金属特性。不可思议的是，它的导电性是铜的 1 千倍！因此可用来制成很基本的电池。将电荷储存于 2 片极板之间，想象不只有 2 片极板，而是有几兆片！电池在每片极板上储存微小的能量，但若有几兆片这种分子大小的极板，能储存极大量的电荷！纳米结构的材料能创造出极大的表面积，几兆个纳米电池能轻易放入光剑剑柄。培养纳米管其实很容易。你可以把纳米管种子粒子想象成足球大小，而我们有一整个足球场的足球，纳米管会从这些足球里非常快速地长出，时速超过 1 百公里！几分钟内就能生长到地球低轨道。届时数里长的纳米碳管和分子电池，都能储存在光剑剑柄里。这些电池或许能提供巨大的能量，足以产生并抑制电浆！OK，设计成功。总结：首先，光剑必须是一把电浆炬。设计是以超热电浆构成的剑刃为基础，光剑剑柄基部有个钛金属风扇，打开它，每秒就有 100 立方尺空气被吸入剑柄。再以超高温加热，形成 1 万 2 千度的电浆。用电磁线圈来抑制电浆，用陶瓷把它抑制住，并聚合起来。可伸缩的陶瓷棒从剑柄中射出，它能承受电浆产生的超高温。能量来自纳米电池，光剑剑柄里有几兆个纳米电池，为电浆产生器提供能量。