世界上所有的奥特曼,都是被牛顿的烈焰激光剑杀死的

2022-04-05 来源:环球科学 原文链接:点击获取

图片来源:Andrew Santellan/Unsplash

劈砍、格挡,致命且优雅的光剑是绝地武士手中最趁手的武器。现实中,人们尝试了所有制作光剑的可能,激光、火焰、等离子体,到最后都难以成功。或许,我们需要的是一把来自“物理学祖师爷”牛顿的烈焰激光剑。

撰文|王昱

审校|二七

科幻作品《星球大战》吸粉无数,欧洲核子研究中心(CERN)在2015年愚人节时,就曾开玩笑说他们发现了星球大战中的“原力”。这个科幻作品中另一个吸引人的地方是光剑(Lightsaber),这种武器非常轻,却能瞬间切开一切碰到的物体。更重要的是,它看上去很帅

购物平台上能搜到一大堆“光剑”。但买回家后,就会发现它们都是“劣等货色”,不过是中间带有一条灯带的乳白色管子。虽然通电时亮闪闪的有模有样,但断电后,突出剑柄的那根管子实在有碍观瞻,让人感觉自己仿佛买了一个“奥特曼变身器”。

没有光的光剑

如果你已经厌倦了“仿品”,想要一把真正的光剑。那我们需要先明确一下,用什么才能制作一把光剑。

顾名思义的话,光剑(Lightsaber)是用光(light)做成的。并且因为光剑威力巨大,一般认为只有激光(laser)才能达成这样的威力。但是我们没有办法像电影中的光剑一样,让光传播一定距离后突然消失。就算忽略这一点,这把无限长的“激光武器”也能被强行称为“光剑”的话,我们也失去了光剑格斗中最精彩的一点——格挡

只有光剑才能格挡光剑。可是很不幸,光子是玻色子,这一属性决定了,相同状态的光子是可以叠加的。也就是说,虽然我们可以通过激光带来的热量实现切割效果,但是两束相同的激光只能穿过彼此,不会碰撞。这样的光剑自然无法抵挡另一把光剑的攻击。

不过,光子也并非绝对不能碰撞,有一类光子可以——高能光子。光子是光子自己的反粒子,两个高能光子之间是可以碰撞的,碰撞后会产生一堆正负电子对。但是,这些高能光子能量太高,已经属于伽马射线的范畴了,远远超出可见光波段,无法被人眼看到。只要这把光剑能被我们看到,它就不可能是由光制成的。

既然老婆饼里没有老婆,光剑里没有光也情有可原。那我们就要考虑另一个热门选项——等离子体(plasma)。

学医还要学光剑

现实生活中,我们的确有用等离子体切割金属的技术——等离子弧切割:用高频电弧将气体分子打散,电离,形成等离子体,然后将它们喷到金属上,等离子体再结合时会释放大量热量。另外,等离子体是导电的,电流可以通过等离子体和材料形成回路,从而继续加热。在某些极端的情况下,这种技术甚至能实现20 000℃的高温。

不过,这毕竟是一种工业焊接、切割技术,在使用这种技术时,我们需要拥有专业的技能,充足的供电,以及最重要的,能保护我们安全、却总是打断我们“胡思乱想”的安全条例。更何况等离子切割机这样的工业设备也不方便随身携带。

2019年,电子科技大学傅文杰教授团队曾提出过一种安全的光剑。他们可以用微波控制等离子体,实现了大气压力下的低温等离子体喷流(a low-temperature microwave-driven atmospheric pressure plasma jet)。相关论文发表在《应用物理学快报》Applied Physics Letters)上

同样是等离子体束,等离子体切割机温度高到可以用来切割金属,而傅文杰教授团队却能将它的温度降到可以触摸的程度。当然,这一束等离子体也可以被加热到较高的温度。虽然这把光剑很短,却能成为医生手上的“光剑”,杀死微生物、凝固血液、切割病灶。现实中,没有绝地武士能救你的命,但是手里拿着“光剑”的医生可以。

“永远还要50年”的等离子体

不过,这种“低能”的光剑自然不能满足看热闹不嫌事大的粉丝。视频博主Hacksmith Industries也尝试过制造真正的光剑。他们找来了一罐液化石油气,将它气化喷出,并让石油气和空气燃烧产生等离子体。在这个过程中,他们还用特定的喷嘴,尽量将离子体维持在一个稳定的形状……

反应快的读者可能已经反应过来了,是的,他们制造的其实是一个火焰喷射器,或者说,火焰非常稳定的火焰喷射器。他们还能通过焰色反应来控制火焰的颜色。虽然视觉效果很棒,并且的确可以凭热量切割很多物体,但这种光剑并不能实现格挡。

其实,上文提到的几种等离子“光剑”,都不能实现《星球大战》中的格挡。如果想实现格挡,我们需要的或许是电磁场控制的等离子体:用特制的电磁场将等离子体限制在光剑中,在两把光剑相互碰撞时,两个电磁场或许可以产生斥力——就像磁悬浮列车一样。

但这种技术的不成熟,正是我们难以实现可控核聚变的原因。可控核聚变的实现仍是遥遥无期,20年前有人预言50年后就能实现可控核聚变,到了今天,预言的时间却似乎还是50年。有这样的技术鸿沟横亘在前,我们似乎这辈子都做不出来真正的光剑了

牛顿的烈焰激光剑

不过,就算我们造不出来真正的光剑,但这并不妨碍科学家造出一把“牛顿的烈焰激光剑(Newton’s Flaming Laser Sword)”。这是澳大利亚数学家迈克·奥尔德(Mike Alder)2004年在《现代哲学》杂志上提出的一种概念,文章题目就是《牛顿的烈焰激光剑》Newton’s Flaming Laser Sword

奥尔德曾经在西澳大学担任助理教授,他曾研究人工神经网络,或者用比较时髦的说法——一种人工智能。他因为热爱写作而受到学生的欢迎,不过名气总归是有两面性的。一天,他被一位哲学系的学生“堵了门”。那位学生争辩说奥尔德根本不可能实现人工智能,因为在他看来,计算机科学家不过是提前设定了一段特殊的计算机程序,而计算机程序本身是无法思考的,程序甚至连犯错都不会,所以根本不可能实现人工智能。

这让奥尔德觉得好气又好笑,他解释说自己研究的“人工智能”不过是能把一个看上去像5的数字识别成5,看上去像3的数字识别成3而已。而识别率不总是那么完美,有时也会出现认错的情况。

那个学生却一直争辩,说只要是由人编写的程序,本身就是不可能思考的,就算犯错,也是写程序的人故意让程序犯错。总之,这位学生“告诫”奥尔德,不要再在人工智能上白下功夫。

这种态度让奥尔德很不爽。他从来都不想去辩驳“人工智能”是否具有智能这样无法证明的问题,他只想让自己的神经网络不要把5认成3。于是他写了这篇《牛顿的烈焰激光剑》,介绍了牛顿在研究物理(或者说自然哲学)时的准则——只去验证可以验证的东西,对于那些不可以验证的事情,不管不问。

受到牛顿的启发,他在文章中总结出了自己的科学哲学准则——

从一个方面来讲,除非能从精确的逻辑证明存在可以观察到的结果,否则我们就不该对一个命题提出异议;从另一个方面来讲,如果我们要证明一个命题成立,则必须列出它成立后具有可以观察到的结果。

比如,在得知这种理论之前,你大可以怀疑你的朋友其实就是奥特曼的人间体,一直在隐藏着自己,绝对不会告诉其他人,并且绝对不会变身。但是拿起牛顿的烈焰激光剑后,你会发现,既然你永远也无法证明你的朋友是一个奥特曼,那你就没有理由去怀疑你的朋友是一个奥特曼。

奥尔德将这个理论命名为“牛顿的烈焰激光剑”,因为它“比奥卡姆剃刀更锋利、更危险”。

所以,就算我们可能暂时造不出来真正的光剑,但是世界上所有的奥特曼,却是被牛顿的烈焰激光剑杀死的

参考链接:

https://home.cern/news/news/cern/cern-researchers-confirm-existence-force

https://www.sciencealert.com/could-we-ever-make-a-real-lightsaber

https://www.sciencealert.com/we-re-one-step-closer-to-healing-wounds-with-tiny-light-sabres

https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5108538

https://philosophynow.org/issues/46/Newtons_Flaming_Laser_Sword