电影《星球大战》中,炫目的光剑被影迷津津乐道。影片中的光剑由剑柄和剑身组成,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。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。
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。
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。
(《人民日报》1.25王铮)