Czy da się zbudować miecz świetlny?
Darth Destiny 2017-12-19 ciekawostki
Ten artykuł został pierwotnie opublikowany na "Science Fiction Technical Support". Niestety witryna ta już nie istnieje. I właśnie dlatego - za zgodą Darth Destiny z Science Versus Fiction PL - ponownie go upubliczniam.
Hasło efekciarskie najbardziej pasuje do tej właśnie pozycji: miecze świetlne, nieodłączny element każdej części sagi Gwiezdnych Wojen, tradycyjna i najpotężniejsza broń rycerzy Jedi.
Co jest z nimi nie tak? Dlaczego nie ma ich w ofercie handlarzy bronią i nie wyparły z rynku nieśmiertelnych kałasznikowów? Sprawa jest prosta: dzisiaj jeszcze nie mogą istnieć.
General Electric potwierdza: miecz świetlny na razie nie może istnieć.
Dwa lata temu przeprowadzono szczegółowe badania dotyczące tej kwestii. Inżynierowie pracujący w General Electric chyba mają sporo wolnego czasu. Pracujący w GE Matt Gluesenkamp, z okazji 50-cio lecia wynalezienia lasera, postanowił sprawdzić, czy miecz świetlny ma współcześnie jakiekolwiek prawo bytu. Niestety, odpowiedź jest bardzo smutna: nie istnieje jeszcze technologia, która mogłaby zasilić podobne urządzenie, a ogniwa energetyczne z diatium to licentia poetica, obraz znany z ekranów kin.
Twórcy Gwiezdnych Wojen nazwali tę broń lightsaber, w wolnym tłumaczeniu szabla świetlna. Światło to promieniowanie z tzw. zakresu widzialnego, czyli barw, które zmieszane dają światło białe. Normalne światło ulega jednak rozproszeniu, na przykład jedynie 2% energii żarówki zostaje zamienione na tak zwaną moc optyczną, czyli moc świecenia, reszta się zmarnuje. Inaczej jest w przypadku promieniowania laserowego, które charakteryzuje się wysoką gęstością optyczną wiązki (duża moc promieniowania skupiona na małej powierzchni). Czy dałoby się więc skonstruować miecz świetlny oparty na laserze?
Przedstawione w Gwiezdnych wojnach sceny szermierki na miecze świetlne są w świecie laserów nierealne, ponieważ nie da się odbić jednej wiązki laserowej za pomocą drugiej. To tak, jakbyśmy próbowali promieniem latarki odbić promień innej latarki. Kolejną kwestią jest nieograniczony zasięg wiązki. Miecz świetlny (i każdy inny) powinien mieć ograniczoną długość, tymczasem wiązka światła generowana przez laser jest praktycznie nieograniczona. Nie można wskazać punktu, w którym się kończy. Dodatkowo należy pamiętać, że wiązka laserowa jest w zasadzie niewidoczna dla obserwatora patrzącego na nią z boku. Owszem, możemy ją dostrzec w pewnych warunkach, np. wtedy gdy ulega rozproszeniu na pyłkach zawartych w powietrzu, cząsteczkach wody czy innych zanieczyszczeniach. Osobnym zagadnieniem jest kwestia koloru czyli długości fali wiązki miecza świetlnego: inne długości fali są dobrze pochłaniane przez drewno, inne przez metal, tkaninę, skórę czy wreszcie kości. Przecięcie ludzkich tkanek za pomocą lasera wymagałoby więc użycia kilku różnych wiązek laserowych.
To może nie należy upierać się przy wykorzystaniu lasera?
Broń wyglądającą jak miecz świetlny dałoby się zbudować, byłby to jednak miecz plazmowy. Zakładając, że ludzie dysponują odpowiednią technologią, która jest w stanie zasilić broń, cały czas pozostaje nam pokonanie jeszcze jednej bariery technologicznej: ukształtowanie plazmowego, no bo przecież nie świetlnego, ostrza o konkretnym kształcie jest obecnie prawie niemożliwe. Plazma bez opakowania po prostu się rozlewa.
Plazma! Dla niewtajemniczonych jest to zjonizowany, a przez to wytwarzający promieniowanie, gaz. Płomień świecy to nic innego jak zjonizowane powietrze. Nazywana jest czasem 4 stanem skupienia. Plazmę można rozgrzać do tego stopnia, że będzie świecić w ciemności i przecinać stal! Plazma wymagałaby użycia teleskopowego ceramicznego pręta, wysuwającego się z rękojeści broni. Ten pręt musiałby wytwarzać pole magnetyczne utrzymujące obłok zjonizowanego gazu w pożądanym kształcie. Prócz tego pręt zapewniałby fizyczną podbudowę ostrza, tak że nie byłoby ono już przenikalne dla ostrza przeciwnika.
Ostatecznie tak, jak w przypadku lasera, miecz taki wymagałby sporej energii do zasilania i dopóki nie dysponujemy małą baterią mogącą zastąpić ciężkie generatory, miecze plazmowe – choć fizycznie możliwe – nie staną się bojowym wyposażeniem współczesnych rycerzy. Można by wykorzystać do skonstruowania takiego źródła węglowe nanorurki, 20 000 razy węższe od ludzkiego włosa. Nanorurki, w przeciwieństwie do węgla, przewodzą elektryczność i dzięki unikatowej budowie mają właściwości metalu: są 1000 razy lepszym przewodnikiem niż miedź, dlatego można zrobić z nich prostą baterię z dwoma elektrodami. Tylko że potrzebne są biliony elektrod do bilionów nanorurek, co przekracza możliwości współczesnej technologii, ale może być dostępne już za pięćdziesiąt lat.
Cóż, współcześni fani „Star Wars” muszą być teraz nieco rozczarowani, ale za 50, a może już za 100 lat… Kto wie, co przyniesie przyszłość?
(W oparciu o wykład prof. Michio Kaku)