《星球大战》40年:8大科学幻想与现实探索

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很久以前,电影制作人乔治·卢卡斯打造了一部开创性的科幻作品:《星球大战》系列电影。

近40年过去了,《星球大战》系列电影所带来的理念依然是同类型电影中的标杆。 随着新的系列电影将在未来几年逐部上映,粉丝们将会很高兴看到大量的光剑、超光速推进器和飞行摩托等绚丽场景。

1977首部《星球大战》上映,观众等候进场

尽管《星球大战》系列中的科学和技术都深植于幻想,但其经久不衰的吸引力却成为现实中许多科学家和工程师的灵感来源。以下是一些想把《星球大战》中的科学幻想变为科学事实最为引人注目的尝试。

1.光剑

专家表示,最具标志性的“星球大战”技术就是光剑,但光剑也可能是最牵强的一项技术。构成光的光子长期以来被认为是没有相互作用的无质量粒子,这就使得在史诗般的光剑对决中不太可能存在光束间的碰撞。

然而,2013年,哈佛大学和麻省理工学院的研究人员证明,当成对的光子通过超冷原子云进行发射时,光子就会以单一分子的形式出现。哈佛大学物理学教授米哈伊尔·卢金在接受《哈佛大学报》采访时谈及粒子间的相互作用,表示“将此比作光剑,不无恰当。”

但德克萨斯州奥斯丁高级研究所的物理学家埃里克·戴维斯却说,在现实生活中重塑这种效果就完全是另一回事了。他表示“光剑纯粹是虚构的,永远不会被开发出来”,“使用这些装置和低温设备从一个光剑发射器的底端产生2英尺(0.6米)束状的量子气体是不切实际的。”

但是,当涉及到基于激光的武器时,也不是全都不能实现。科学家正在开发类似于《星球大战》中的爆破枪一类的武器。事实上,美国海军已经展示了一种舰载激光武器,能够射击远在空中的无人机,也能使小型船只瘫痪。今年夏天,美国空军开始测试另一种激光武器,它的威力是海军开发版本的五倍,但体积却小到可以装备战斗机和悍马。

2.超空间

在电影中,像汉·索罗的千年隼这样的宇宙飞船能够在距离相隔数光年远的太阳系中穿梭。根据《星球大战》剧情介绍,这些“超光速推进器”推进系统使星际旅行者进入了一个称为“超空间”的影子维度,该维度提供了真实空间中点到点的捷径。

戴维斯研究超光速旅行的可行性,他表示,虽然电影在细节上是模糊的,但是超空间和超光速(FTL)旅行这两种观点在现实科学中是有基础的。

然而超光速旅行是不可能的。由阿尔伯特·爱因斯坦提出的时空弯曲性质,表明可以扭曲空间来缩短两个点的距离。这样做的一种途径是翘曲飞行,收缩飞船前面的空间将其扩张到后面。另一种途径是创造一个虫洞,或是一个空间区域自身向内弯曲,以创造两个相距较远地点间的捷径。创建这些类型的扭曲会需要具有所谓的“负能量”的奇异物质。

戴维斯在接受美国生命科学网采访时说,这种现象在实验室运用卡西米尔效应已经证实。卡西米尔效应可以通过两个平行板之间的吸引和排斥来进行测量。

今年早些时候,位于美国航空航天局约翰逊航天中心的雄鹰工场(Eagleworks)实验室,对外宣称其已经创造了一次翘曲飞行,可能去利用这种效应在真空中制造空间扭曲。但是,令科幻迷们伤心的是,该实验室未公布的调查结果受到了质疑。作为一个超光速旅行的乐观主义者,戴维斯称这一说法“奇怪且可疑”。

“目前这些仍是推测性的理论概念,因为它们都还处于理论研究阶段,而且因为没有任何技术能够实现这些概念。”他说。“可能会花费50到300年,才能开发出可穿越的虫洞或翘曲飞行技术。”

3.飞行摩托

《星球大战》中在概念上比较容易的一种交通方式可能更加接近实现。大量的企业目前正在尝试创造真实可用的“hoverbikes”,影片中称为“飞行摩托”。

Aerofex是一家位于加利福尼亚的初创公司,开发了名为Aero-X的飞行器。Aero-X被描述为“像摩托车一样的气垫船”,能以每小时45英里(72公里/小时)的速度上升到10英尺(3米)的空中。

说到速度高手,英国的Malloy Aeronautic设计的Hoverbike计划达到超过170英里每小时(274公里/小时)的速度,与直升机相当。

Aerofex和Malloy Aeronautic两家公司的飞行摩托都使用标准燃油,但有环保意识的“星球大战”迷们很快就会有未来交通工具的其它选择。匈牙利国立研究机构Bay Zoltan Nonprofit Ltd.发明了一种由电池供电的,名为Flike的三轴飞行器。不过,目前不要燃起太多希望,这三种飞行器目前都还处于设计阶段。

4.系外行星

《星球大战》 情节的核心就是大量行星的存在,而所有行星都是由一个星系贸易网络所连结。但直到1995年,在1977年第一部《星球大战》上映近20年后,第一颗系外行星——一颗位于地球所在的太阳系外的行星才被准确地发现。

英国的科学传播者马克·布雷克表示:“对我而言,有关《星球大战》最重要的一点是‘人类的未来存在于宇宙中’这一理念”。马克·布雷克去年在一档名为“星球大战中和科学”的节目中说:“实际上,《星球大战》围绕的是一系列的太阳系中的交易以及帝国的发展,而实际上我们现在已经开始探索这些太阳系。”

人类现在已经发现2000多颗系外行星。2011年,美国航空航天局的开普勒太空望远镜发现第一颗围绕两个太阳运行的行星,就像卢克·天行者虚构的家园星球塔图因一样。

这颗命名为Kepler-16b的行星是一颗不适宜居住的气体巨星,但在2012年,该望远镜发现了双星系统中的另外两颗行星,极其靠近所谓的宜居带(宜居带为一颗恒星周围的一定距离范围,在这一范围内水可以以液态形式在星球表面流动)。

5.机器人

在“星球大战”宇宙中,另一个广泛的存在是droids。它们是机器人,充当人们的仆人、飞行员、技术员甚至士兵。如今,从自动化的军事无人机到谷歌的无人驾驶汽车,再到机器人外科助理,在真实世界中已经出现越来越多的机器人。

今年夏天,美国国防部高等研究计划局(DARPA)举办了机器人挑战赛决赛。在赛事中,人形机器人解决了复杂的挑战,包括驾驶车辆、开门、爬楼梯和关阀门等。

在挑战赛中大多数机器人都表现良好,但这些机器仅仅是半自动化,意味着人类操作人员几乎全程操控机器人。所以,尽管现代机器人的机械能和“星球大战”中笨重的droids相匹配,但让机器人变得和droids一样聪明还有很长的路要走,杰瑞•普拉特如是说。杰瑞•普拉特是两足行走算法的专家,也是佛罗里达的人类与机器认知研究所团队的联合领导人,该团队也参加了机器人挑战赛决赛,赢得亚军。

“最难的部分是人工智能,”Pratt在接受生命科学采访时说。“我们正在达到一个点。在这一点上,感觉输入装置即使没有超过人类视觉,也和人类视觉近乎一样好。但让机器人实际上明白他们正在关注的是什么是最困难的。就是一些小事情,比如在看一个杯子时,能明白杯子是什么,以及明白杯子是可以盛放液体的东西。除非这个机器人由人类手动编程,否则我们距离这个点还很远,并且很难确定应该做些什么。”

6.牵引光束

光能够帮助复制 “星球大战”中另一个有趣的技术:牵引光束。这是一种看不见的能量场,能抓取、捕捉和移动物体。自2010年初以来,科学家们一直在创造拥有不平常的光强分布的激光,这些光强分布能使激光吸引和排斥微小粒子。

就在去年,澳大利亚国立大学的研究人员打破了牵引光束的距离记录:通过使用一个环形的激光托动中空的玻璃球移动了7.8英寸(20厘米),大致是以前实验距离的100倍。

就在几个月之前,英国布里斯托大学的一个研究团队展示了声音可以和光一样作为未来牵引束的来源。研究人员使用大量的微型扬声器创造出精准定时的声波,形成一个低压区域,以有效抵消重力,并使聚苯乙烯小球悬浮到半空中。然后,就可以只用声波来推、拉和旋转这些小球。

7.全息图

当你受困于帝国歼星舰的牵引光束中,并即将面对一场厄运,没有比通过全息图发送求救信号更好的方式了。虽然在过去几十年间,特别设计的眼镜已用来创造3D图像的错觉效果,但是独立的全息视频很难被复制。

近年来,约翰·佩珀把19世纪一个古老的舞台把戏复苏了,这个技巧在舞台上能创造出一个幽灵一样的幻象。在2012年的科契拉音乐节,他通过这种技巧“复活”了已故饶舌歌手吐派克·夏库尔。此方法是将一块超薄的金属铂纸以45度角的位置悬挂在舞台上方,这个角度肉眼看不到,但能反射投影仪上的图像。这种方式能够创造出3D图像的错觉,但前提是你站在它前面。

更接近于该成就的是由Voxon 制造的Voxiebox“扫面体积显示(swept surface volumetric display)”装置——澳大利亚和美国两国发明家的合作成果。将3D模型分解成数百个水平横截面,然后用一个超高速投影仪将3D模型投影到一个快速上下移动的水平屏幕上之上。肉眼将这些投影混合在一起,创造一个能移动的且能从各个角度看到的3D图像,就像在《星球大战4:新希望》中莉亚公主发给欧比万·克诺比的信息一样。

8.原力

将整个“星球大战”宇宙结合在一起的就是“原力”概念。“原力”给了绝地武士神奇的力量,也为正邪之间的战斗提供了宏大背景。

今年早些时候,大型强子对撞机的研究者宣布,他们已经首次发现了这一现象的确切证据。发言人说“这一结果令人非常印象深刻。”不幸地是,对那些雄心壮志的绝地武士而言,这只是一个精心策划的愚人节恶作剧。(编译自livescience)

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