May the Fourth be With You(愿意四与你同在)
很久以前,在遥远的星系中…
星球大战日快乐!!过了几十年的时间,星球大战的故事已经赢得了全世界的爱戴和赞赏。每年,星球大战的粉丝庆祝五月四日的”星球大战日“。
在星球大战的电影里,大多数标志性的情景有让人意想不到的未来派科技… 比如光剑决斗,星际旅行,和死星突击。有些机器激起科学家的好奇心,让他们思考这些机器能不能真的在生活中实现,而做出实验解答他们心中的疑问。
我们现在会理解到创造死星和光剑幕后的物理概念。
死星
死星是一种武器,能在几秒的时间内把巨大的星球炸出星空。产生的爆炸是强劲到能克服星球的地心引力。虽然地心引力是最弱的基本引力,可是这需要巨大的能量。所需要的能量可以通过融合(fusion)的过程。融合是在太阳的核心发生。到现在为止,我们产生这么巨大的能量的方法是用热核炸弹(thermonuclear bombs)。
制作热核炸弹的第一步是裂变Uranium-235,释放出里面的X光。X光会射到lithium deuteride,氢炸弹的主要物质。然后,lithium deuteride的温度会提升到上亿的摄氏度,造成另一次比较大的爆炸。堆叠一些lithium deuteride的层会导致这个化学反应继续。最后,我们可以做出一个巨大的炸弹机器。如果我们把几个炸弹机器一起发射到星体,它们可能有能力毁灭整个星体。这个炸弹机器可以作为一种防御机制,抵御小行星或火箭的碎片。
因此,从理论上来说,死星的发明是可能的,但是我们现在拥有的科技是我们很难达到这个目标。人类可能在几千年的时间才能发明死星。
Lightsaber
光剑确实是星球大战最受欢迎的创作。在1970s,电影上映时,光剑变成星球大战最畅销的玩具之一。但是,在理论上,我们能不能制作能断开钢筋的武器?我们遇到的第一个困难是:光可以无限行动。它不可能在空中停止。所以,这就表示光剑看起来会无限的长。第二,光不可能固化。问题就出现:有我们所发明的现代科技,能不能用另一种材料制造这个武器?
科学家发现等离子体,第四物质状态,可以用来创造光剑。它是一种特别热的电离气体,可以提升到非常高的温度,搞到能断开钢筋。电离气体需要巨大的电流量,所以连接高压电极可以让气体变成等离子体。电场会把带正电的质子拉向电场的方向,也会把带负电的电子拉向反方向。如果你把电场制作得足够强劲,电场会断开质子和电子,电离原子。
等离子体包含着带点的粒子在非常高的速度行动,因此可以被强磁场操作。如果你环形地设置磁场线在光剑的内部,等离子体里面的离子和电子被逼迫在磁场线的周围紧紧行动,避免它们逃出去。
总的来说,我们有能力用现代的科技创造星球大战类似的光剑。可是,电影里真正的光剑只能等着科技的发达才能实现。
在黑暗中,我们能找到自己,多一点点的知识会照亮我们前方的路。
Translated into Mandarin by Thee Sim Ling.
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