汉索罗的爆能枪已有多个版本

那些认为物理学枯燥无味的人大错特错。物理学可以解释一切，从原子和粒子的微小尺度上的幽灵般的相互作用到整个宇宙的行为。似乎这还不够，它还可以用来评估科幻小说中的未来技术有多现实。例如，我的专业领域——等离子体物理学——可以解释《星球大战》传说中的光剑和死星的许多方面。我现在已经弄清楚了《星球大战》人物汉索罗等人使用的爆能枪的可行性——以及它们与光剑的比较。事实上，这些武器的真实版本已经被开发出来了。因此，随着前传电影《游侠索罗：星球大战外传》的上映，分享这项“研究”似乎很合适。理解《星球大战》技术的关键是等离子体，即所谓的“物质的第四种状态”（除固体、液体和气体外）。这包括自由流动的带电粒子，它们自然地与电场和磁场相互作用。等离子体在太空中很常见，但它们很少在地球上自然存在。然而，可以在实验室中生产它们。

强大的等离子体

关于爆能枪的一个常见误解是它们是激光武器。但在《星球大战》正典中，人们意识到这是没有道理的。相反，作者们表示，爆能枪是“任何一种发射强烈等离子能量的远程武器，经常被误认为是激光”，并且它“将富含能量的气体转化为可以熔化目标的发光粒子束”。这意味着爆能枪的光束（发光的射弹）只是一团等离子——类似于在空中飞行的光剑。

等离子体的相干质量及其相关磁场被称为等离子体团。在地球的太空保护屏障——磁层中，等离子体团通常由一种不太为人所知的过程产生，称为磁重联。这是一种爆炸​​性的磁场线重构，可能发生在任何存在等离子体的地方，特别是当等离子体被迫聚集在一起时。当这种情况发生在我们的磁层中时，带电粒子会加速进入大气层顶部，从而形成极光或北极光。大量物质也以等离子体团的形式从地球上喷射出去。

然而，在地球上制造等离子体并不容易。我们所做的许多演示（与太空中的演示不同）产生的结构会迅速膨胀并消散在空气中。解决这个问题的方法是使用磁铁——它们的磁场可以容纳热等离子体。

然而，爆能枪是射弹，因此不可能在它们快速移动的过程中一直有外部供电的磁铁。不过，幸运的是，有一个解决方案。由于等离子体具有高导电性，因此可以在等离子体团内部建立电流。这些电流与所有电流一样，会产生可以限制等离子体的磁场。这种装置被称为球形磁体，在过去 20 年里，它们在等离子体物理实验中重新引起了人们的兴趣。

真实版本

制造球形磁体的一种方法是使用“等离子轨道炮”，这是一种使用外部磁铁在等离子体中感应电流并将其加速到高速的装置。事实上，这些球形磁体在持续数百微秒的时间内已经实现了 200 公里/秒（或约 124 英里/秒）的速度。这非常令人印象深刻，当然可以用作武器。

事实上，从 20 世纪 70 年代起，新墨西哥州阿尔伯克基空军研究实验室的 SHIVA 星计划（以印度教多肢神的名字命名）就开展了各种“分支”研究这种等离子体物理学。其中之一被称为 MARAUDER（磁加速环以实现超高定向能量和辐射），是美国政府为开发基于等离子体的射弹而做出的几项努力之一。

该武器能够产生环形等离子环和闪电球，击中目标时会爆炸，产生毁灭性的热效应和机械效应，并产生可能扰乱电子设备的电磁辐射脉冲。然而，截至 1993 年，其状态仍属机密。

目前，此类装置所达到的温度比太阳表面的温度高出一千倍。如果每束射线中有足够的等离子体，它们将造成巨大的破坏，因此《星球大战》电影中展示的爆能枪看起来确实非常可行。

但是这些现实生活中的爆能武器与星球大战中另一种标志性武器光剑相比如何呢？爆能枪本质上相当于光剑的剑刃，只是没有剑柄。但正如我之前提到的，当两个磁约束等离子体相遇时，磁重联是不可避免的。当两把光剑相撞时，就会发生这种情况，导致武器和持有武器的人都遭到爆炸性破坏。然而，使用爆能枪，你会远离爆炸，完全不会受伤。

事实证明，汉索罗说的“虚假的宗教和古老的武器都比不上一把好枪”是对的。

马丁·阿彻 (Martin Archer) 是伦敦玛丽女王大学的空间等离子体物理学家。本文最初发表于 The Conversation。