打造「光劍」 物理學一大步

方家敏 2013/10/03 16:03 點閱 4105 次
電影《星際大戰》場景中創造出違反物理定律的武器「光劍」,如今卻被物理學家找到類似光劍的物質。(Photo by T.78UopXx on Flickr-used under creative commons license)
電影《星際大戰》場景中創造出違反物理定律的武器「光劍」,如今卻被物理學家找到類似光劍的物質。(Photo by T.78UopXx on Flickr-used under creative commons license)

【台灣醒報方家敏綜合報導】想要像《星際大戰》裡的絕地武士般帥氣揮舞光劍,不再是夢想了!哈佛大學與麻省理工的物理學家近日於《自然》期刊發表了一種前所未見的新物質「光分子」。不同於一般無質量的光,光分子具有類似固體的性質,會影響其他介質,並產生如同光劍般的效果。雖然依目前技術還無法打造光劍,但仍是物理學界的一大步。

光劍在電影《星際大戰》中是一項重要的武器,其劍身是以能量凝聚成約1公尺長的物質,並散發光芒。雖然光劍的形成並不符合現今已知的物理學定理,但哈佛大學的教授米凱‧路金與麻省理工的孚拉丹‧福雷提克在近日的實驗中卻意外發現類似光劍的新物質。

起初,物理學家們打算進行光子撞擊銣原子雲的實驗,他們先在實驗室裡擺上幾張桌子,其中一張放著約一公尺寬的真空箱。另一張桌子則擺上光學儀器,來控制雷射光束。第三張長桌上則有各式雷射發射器,可射向不同角度。

實驗發現新物質

物理學家先將真空箱裡的空氣抽光,並注入化學元素「銣」。接著他們用雷射槍冷卻銣元素,讓原本劇烈震動的原子趨緩,最後趨近於-273.15度的超低溫,形成大小10分之1厘米的銣原子雲。下一步,物理學家將光子放入真空箱內燃燒,使其撞擊銣原子雲,瞬間產生巨大能量,周遭的銣原子竟膨脹了千倍。但當光子通過後,銣原子雲的能量又會回到光子身上。

研究者路金解釋道,隨著光子進入原子雲,它的能量活化了周遭的原子,導致光子的速度驟降。隨著光子繼續穿透原子雲,能量在不同的原子間切換,最終又回到光子,離開原子雲。但科學家沒有預料到的是,當兩個光子同時撞擊銣原子雲時,他們之間會互相影響,並堆疊在一起,形成一種前所未見的物質,「光分子」。

哈佛大學的博士預備生歐佛‧福斯坦堡指出,目前光分子是僅止於理論上存在的物質,其特性與幾十年來對於「光」的認識背道而馳。一般而言,光子是一種能量,不會互相影響或作用,當兩道光束互相照射時,只會單純的穿透彼此。

特性類似「光劍」

「光分子的特性更類似於電影《星際大戰》中的光劍,當光子相互作用時,它們會彼此推擠、偏移,就像電影裡所看到的那樣。」路金認為,這項技術將會運用在哪一方面還未可知,但物理學家們將會繼續研究光分子的性質。

在台灣也有製造光劍的高手,星戰迷「馬可多」自從接觸星際大戰後,便開始著迷於光劍的研究,結合了機械、光電、美術等專業,設計了有如真品一般的光劍。用塑膠管、音效卡、雷射光、金屬劍柄,馬可多設計出可以充電、且具備音效、耐打耐撞的光劍,讓許多國內外星戰迷趨之若鶩。

至於有沒有可能做出《星際大戰》裡,用真的光束英勇殺敵的光劍呢?福斯坦堡說,光分子基本上只存在於-273.15度的真空狀態,比太空裡的溫度還低,因此依目前的技術還沒辦法打造光劍,但至少是個開始。「這問題說不定問喬治盧卡斯(電影《星際大戰》導演)還比較可能找到答案!」

電影《星際大戰》場景中創造出違反物理定律的武器「光劍」,如今卻被物理學家找到類似光劍的物質。(Photo by T.78UopXx on Flickr-used under creative commons license)