К счастью, такой механизм есть. Плазмой, состоящей из заряженных частиц (с высокой скоростью), можно управлять магнитными полями. На самом деле, ряд наиболее перспективных технологий, связанных с ядерным синтезом, используют магнитные поля для удержания плазмы. Температура и общая энергия, заключенные в синтезируемой плазме, настолько высоки, что расплавили бы даже содержащий их металлический сосуд.

Возможно, световым мечам подойдет. Сильные магнитные поля вкупе со сверхгорячей и плотной плазмой предлагают возможный способ создать световой меч. Но мы еще не закончили.

Если мы возьмем две трубки с плазмой, которые удерживаются магнитно, они будут проходить друг друга насквозь… никаких эпичных дуэлей не будет. Поэтому нам нужно выяснить, как сделать у мечей твердое ядро. И материал, из которых оно будет состоять, должен быть устойчив к высоким температурам.

Возможно, подойдет керамика, которая может подвергаться воздействию высоких температур без плавления, размягчения или искривления. Но у твердого керамического ядра есть проблема: когда джедай не пользуется мечом, тот свисает у него с пояса, а рукоять в длину 20-25 сантиметров. Керамическое ядро должно выпрыгивать из рукоятки, как черт из табакерки.

Грубая сила

Вот так я (Дон Линкольн) представляю строительство светового меч, хотя и у моего проекта есть проблемы. В «Звездных войнах: Эпизод IV - Новая надежда» Оби-Ван Кеноби отрубает руку инопланетянину легким непринужденным движением. Этот момент молча указывает на то, какой горячей должна быть плазма.

В «Звездных войнах: Эпизод I - Скрытая угроза» Квай-Гон Джинн вставляет свой световой меч в тяжелую дверь, сначала делая глубокий разрез, а затем просто ее расплавляя. Если взглянуть на эту последовательность и предположить, что дверь стальная, учесть время, затраченное на нагрев и плавку металла, можно подсчитать энергию, которой должен обладать такой меч. Выходит где-то 20 мегаватт. Учитывая средний расход бытовой электросети - примерно 1,4 киловатта - одним световым мечом можно запитать 14 000 обычных домов, пока не иссякнет батарея.

Источник питания такой плотности явно выходит за пределы современных технологий, но, возможно, мы можем допустить, что джедаи знают какой-то секрет. В конце концов, они путешествуют быстрее скорости света.

Но есть физическая проблема. Такая энергия подразумевает, что плазма будет невероятно горячей и на расстоянии всего нескольких дюймов от руки владельца меча. И это тепло будет излучаться в форме инфракрасного излучения. Рука джедая должна мгновенно обуглиться. Значит, какая-нибудь сила должна удерживать тепло. И опять же, лезвия мечей используют оптические длины волн, поэтому силовое поле должно удерживать инфракрасное излучение, но пропускать видимое.

Такие технические исследования неизбежно приводят к необходимости неизвестных технологий. Но мы хотя бы можем просто сказать, что световой меч состоит из некоторого рода концентрированной энергии, заключенной в силовом поле.

Память подсказывает, как Майкл Окуда, технический консультант франшизы «Звездный путь», объяснил новую технологию, которая сделала возможными транспортеры. Он сказал, там были «компенсаторы Гейзенберга», предположительно необходимые для исправления проблем, вызванных принципом неопределенности Гейзенберга. Это знаменитый квантово-механический принцип, согласно которому вы не можете одновременно знать с высокой точностью местоположение и скорость частицы. Поскольку человек состоит из множества частиц (атомов и их составляющих), если вы когда-либо попытаетесь просканировать кого-нибудь, чтобы выяснить местоположение всех его атомов, вы не сможете точно измерить их положение и движение. А значит, когда попытаетесь пересобрать кого-нибудь, не сможете точно собрать протоны, нейтроны и электроны воедино. На глубоком и фундаментальном физическом уровне, принцип неопределенности Гейзенберга говорит, что такие транспортеры невозможны. Но кто такой Гейзенберг для создателей «Звездного пути»? Когда журналисты Time спросили, как работает такое устройство, они ответили «очень хорошо, спасибо».

Тем не менее было интересно узнать, насколько близка современная наука к созданию знаковой научно-фантастической технологии. В случае со световым мечом, лучшее, на что способны современные технологии, это плазменное оружие, заключенное в магнитном поле. Да, еще у него будет керамическая сердцевина, использующая очень плотный источник энергии, а также силовое поле, которое блокирует инфракрасное, но не видимое излучение. Тьфу, раз плюнуть.

Осталось спросить инженеров, насколько сложно будет все это сделать. Но они ведь смогут, правда?

28 сентября 2014 в 18:40

Возможно ли создать световой меч с точки зрения современной науки?

• Физика

• Перевод

Благодаря обширному техническому описанию, созданному сценаристами, мы имеем довольно хорошее представление о том, как может быть устроен световой меч. И вот уже несколько десятков лет миллионы поклонников вселенной «Звёздных войн» мечтают о создании подобной технологии. Давайте посмотрим, в каком приближении современная наука позволяет создать оружие а-ля световой меч?



Так выглядит «оригинальный» световой меч в разрезе.

Для начала разберёмся, как устроен световой меч джедаев. Несмотря на название, луч этого оружия состоит не из света. Это ошибочный термин (если вообще можно говорить об ошибочности в данном случае) того же порядка, как и «падающая звезда» применительно к метеорным телам, сгорающим в атмосфере Земли. Поэтично, но не более того. Наиболее правильным описанием принципа действия светового меча будет следующее: создаётся плазменная дуга, которая с помощью магнитного поля и фокусирующего кристалла «вытягивается» удерживается в виде длинной тонкой линии. Но нужно иметь в виду, что тут замешано нечто очень похожее на силу, используемую джедаями и ситхами для манипулирования физическими объектами.

В качестве иллюстрации из реальной жизни можно привести вот эту электрическую дугу, которая изменяет свою форму под воздействием магнитного поля во время проигрывания музыки:

Другой пример дуги:

Вполне можно себе представить, как эта дуга «берётся» посередине и вытягивается примерно на метр, превращаясь в «клинок» меча. Хотя в реальности это очень сложная задача, но к этому мы ещё вернёмся.

Сегодня мы уже используем технологии, весьма близкие к данному выше описанию принципа действия светового меча. Например, в аппаратах для резки металла на фабриках по всему миру применяется «луч» сверхгорячей плазмы (до 40 000 градусов).

На это схеме показано устройство плазменного резака, и оно похоже на то, как может быть устроен световой меч. К сожалению, на этом сходство заканчивается. Образуемая дуга очень мала по размеру (на схеме она обозначена голубой линией). Она воспламеняет подающийся под давлением газ, который работает как теплоноситель, отводя энергию дуги наружу.

Главный «недостаток» плазменного резака, с точки зрения нашей задачи, заключается в очень небольшом размере дуги. В лучшем случае её можно «растянуть» до 12-15 см. Кроме того, эти устройства потребляют огромное количество электроэнергии. Сопло резака должно постоянно охлаждаться проточной водой, в противном случае оно очень быстро расплавится. В некоторых резаках поток газа работает как катод, а разрезаемая поверхность - как анод. В результате плазменная дуга получается относительно длинной и вынесенной за пределы аппарата. Но в любом случае, в качестве оружия такие плазмотроны использовать не получится. Хотя бы потому, что сначала вам придётся подключить к вашему противнику кабель высокого напряжения.

Пока что мы не владеем технологией, позволяющей вытянуть и удерживать дугу с помощью магнитного поля. Даже если вытянуть её наружу из некой гипотетической рукоятки, она будет нестабильна, постоянно отклоняясь в стороны в случайном порядке, стремясь «прилипнуть» к ближайшей поверхности.

Кроме того, поскольку дуга будет представлять собой чрезвычайно вытянутую петлю, находящиеся на малом расстоянии друг от друга ветви просто сольются и дуга снова укоротится. Но даже если мы каким-то образом решим обе описанные проблемы, у нас остаются другие: мощная потеря тепла и нематериальная, если так можно выразиться, природа дуги, то есть с её помощью невозможно блокировать или парировать удар оружия противника.

Другой путь

Вероятно, стоит подумать совсем в другом направлении. Итак, нашей задачей является создание ручного оружия, способного разрезать различные материалы, имеющего светящийся «выдвигающийся» клинок. На сегодняшний день ближайший вариант, теоретически доступный нам, это струна из нескольких нитей, состоящих из углеродных нанотрубок. Режущая способность струне может быть придана с помощью пульсирующего электромагнитного поля и/или плазмы. Этот своеобразный «энергетический вибро-меч» по своей конструкции будет напоминать смычок, ведь надо же как-то натянуть эту проволоку. В противном случае получится кнут, а не меч.

Для обеспечения «выдвигаемости» клинка, возможно, придётся сделать жёсткую часть клинка телескопической, а проволоку поместить в виде катушки в рукоятке. Для обеспечения высокой механической прочности телескопическую часть можно изготовить также из углеродных нанотрубок. Жёсткая часть клинка будет достаточно тонкой, чтобы проходить сквозь разрезаемый материал вслед за раскалённой проволокой, и в то же время достаточно толстой, чтобы выдерживать удар оружия противника.

Для максимального продления ресурса режущей проволоки и снижения теплопотери, нужно подавать энергию непосредственно перед контактом с разрезаемой поверхностью, пуская импульс от рукоятки к наконечнику. Нити, формирующие проволоку, будут постепенно изнашиваться по мере прохождения заряда от внешних слоёв проволоки к сердцевине. В результате будет наблюдаться эффект постоянной абляции, что потребует регулярного обновления проволоки, ведь она будет очень тонкой. Чем она будет тоньше, тем выше будет режущая способность оружия.

Источник энергии всё ещё будет очень велик, возможно, его придётся носить в рюкзаке. Необходимо будет решить проблему теплоизоляции рукоятки, в том числе с помощью принудительного ограничения времени непрерывной работы. Учитывая очень большую яркость свечения раскалённой проволоки, нужно будет пользоваться специальными светозащитными очками. Если уж мы говорим об использовании самых передовых достижений науки, то очки также могут быть не просто оптическими фильтрами. Пожалуй, целесообразно будет использовать умные очки. Будучи совершенно прозрачными при обычном ношении, они будут динамически затемнять или делать непрозрачной только небольшую зону поля зрения, достаточную, чтобы покрыть раскалённую сияющую проволоку.

Вот так мог бы выглядеть, в результате, описываемый «энергетический вибро-меч»:

А какие более-менее доступные (или перспективные) технологии вы предложили бы использовать для подобного ручного оружия?

Настоящие лазерные мечи из Звездных войн. Лазерный меч это оружие войнов из саги Звездные войны. Как говорил Оби Ван в самом первом фильме: “Орудие более элегантное, чем какой нибудь бластер”.

Название лазерный меч не совсем полностью правильно открывает суть этой удивительной конструкции. Правильнее было бы называть “плазменный меч”. Каждый джедай всегда собственноручно делал себе лазерный меч, который служил ему верой и правдой всю жизнь джедая.

Как правило на “ковку” и лазерного меча у джедая уходило порядка месяца. Создание лазерного меча состояло из двух главных частей: механическое собирание воедино металлических частей меча при помощи рук и инструментов. Вторая часть, несомненно, самая важная и весьма трудоемкая, это медитация в процессе повышения концентрации силы в кристаллах. И все таки, когда этого требовала ситуация, на “ковку” лазерного меча могло уходить всего два дня.

Элекронный меч, электрический меч

Джедаев учили применять Силу как связующую нить между войном и мечом. В силу этой связи оружие становилось частичкой бойца и продолжением его сущности. Во время владения электрическим мечом, эта гармония служила источником сверхбыстрой, нечеловеческой реакции и сноровки.

Купите меч лазерный меч в нашем магазине, и мы обещаем полную атмосферу Star Wars. Вы сможете ощутить себя настоящим войном и полноценной частью того мира.

Световой меч пытаются создать не один десяток лет. Пока всё, что мы имеем - пластиковая игрушка, которая включается с правильным звуком, светится в темноте и разбивается после пары ударов. Но изобретательская мысль не стоит на месте, и реально работающие прототипы уже есть, а кое-что даже можно заказать по интернету.

У идеи светового меча есть несколько очевидных изъянов. Например, то, что пучок света невозможно остановить, поэтому меч разрежет не только потолок над головой джедая, но и крышу, пролетающие мимо самолёты и небесные тела. Тем не менее лазерная указка - самый очевидный путь создания светового меча и некоторые изобретатели пошли именно по этому пути, отложив решение проблемы (бесконечной) длины луча на потом.

1. Указка

Пока самую опасную лазерную указку с джедайской рукояткой создал энтузиаст Энтони Дрейк. Парень чуть старше 20-ти ведёт канал на Youtube, где показывает свои по-хорошему сумасшедшие изобретения. В первую очередь, его интересуют лазеры. Так что, вдохновившись седьмым фильмом серии, Дрейк представил свой прототип меча.

Устройство Дрейка имеет мощность 7 Вт, тогда как по американскому законодательству лазеры мощностью более 0,005 ватт продавать запрещено. Поэтому парень делает их сам, например, из частей обычного компьютера. Для создание меча он использовал лазерный диод Nichia GaN, «разогнав» его до 7 Вт. Для фокусировки луча применил просветленную линзу. Устройство работает от двух последовательно соединенных незащищенных литий-ионных батарей.

С помощью такого меча можно разрезать изоленту, прожечь бумажный стаканчик, поджечь бумагу или дерево, что Дрейк и демонстрирует в своих видео. Надо сказать, что лазерная указка, скорее, шаг назад для изобретателя. Несколькими месяцами ранее он сконструировал «лазерный дробовик» мощностью 40 Вт. При этом, по словам видеоблогера, на военном флоте США тестируется прототип лазерной пушки мощностью 10-30 тысяч ватт.

Если лазерный меч Дрейка, видимо, пока существует в единственном экземпляре, то заказать лазерную указку мощностью 2 ватта можно уже сейчас. Модель Spyder III Arctic, конечно, медленнее режет и жжёт бумагу, зато рукоятка у него настолько аутентичная, что Lucasfilms даже думал судиться с производителем. А стоит указка почти столько же, сколько точная игрушечная копия светового меча.

2. Зажигалка

Другой изобретатель и видеоблогер по имени Аллен радикально решил проблему бесконечной длины светового клинка. Вместо того, чтобы концентрировать пучок света, он сделал лезвие с помощью подожжённого потока горючей смеси.

Такой меч не режет, а только жжёт, но оттого выглядит не менее круто. Правда, лезвие оказалось несколько тоньше привычных джедайских клинков и, чтобы добавить аутентичности изобретению, Аллен прикрутил к нему миниатюрный динамик, издающий при подаче горючего характерный звук. Пламя поддерживается с помощью бутана с использованием метанола и ацетона в качестве топлива. Судя по слегка напуганному лицу изобретателя, технология пока не очень стабильна, так что пожелаем ему удачи в дальнейших испытаниях.

3. Бритва

Когда стало известно о начале работы Джея Джея Абрамса над очередной серией франшизы, команда матёрых стартаперов решила подарить миру по-настоящему полезный лазерный клинок. Как известно, главная проблема доброй половины человечества в XXI веке - раздражение после бритья. И в ответ на этот вызов на краудфандинговой платформе Kickstarter стали собирать деньги на создание лазерного бритвенного станка.

По словам авторов проекта, на разработку технологии и создание работающего прототипа, было нужно $160 тысяч. Они обещали, что лазерная бритва будет сбривать не только чёрные, но и бесцветные волоски (для этого биологи обнаружили особое вещество в волосах и настроили под него излучение). В итоге благодаря кадрам из фотошопа, уверенной речи и белым халатам удалось собрать под проект больше $4 миллионов.

Всё, что смогли сделать стартаперы за несколько месяцев с начала проекта - новое видео с непонятными графиками и уже не столь уверенными голосами. Тогда Kickstarter заморозил сбор средств, начав процедуру возвращения денег тем, кого не пугала теоретическая возможность разрезать лазером щёку утром перед работой.

4. Столовый нож

Самый стабильный, не нуждающийся в подзарядке или дозаправке и практически вечный и, что самое главное, сертифицированный Лукасом и Диснеем клинок по мотивам «Звёздных войн» стоит всего тысячу рублей. И в комплекте, кроме меча, который режет бифштекс быстрее нынешних промышленных лазеров, вы получите ещё и вилку с ложкой. Всё с джедайскими рукоятками естественно. Для полного комплекта можно за ту же цену взять палочки в виде двух мечей Люка.

Почему световой меч невозможен

Ну, а если серьёзно, возможность создания светового меча серьёзно осложняется сразу несколькими теоретическими проблемами. Во-первых, уже упомянутый свет. Как отмечает пользователь Сергей Буневич на сайте The Question, «свет, как и другое электромагнитное излучение, распространяется в пространстве прямолинейно с постоянной скоростью, которая в вакууме равна примерно 300 000 км/c (скорость света в веществе может быть меньше). К тому же, в отсутствие среды, рассеивающей свет, луч увидеть невозможно. <...> Таким образом, если пренебречь искривлением пространства-времени, такой „световой клинок“ просто не может выглядеть, как столб света определённой длины».

Во-вторых, плазма. Если предположить, что «световой меч» - это просто красивый термин и меч имеет к свету такое же отношение, как миномёт к минам (ссылка на пост про миномёты в жж), то, скорее всего, функционировать он должен следующим образом: создаётся плазменная дуга, которая растягивается магнитным полем и удерживается в определённой форме. Это же поле должно отражать выстрелы бластеров, которые, вероятно, тоже являются сгустками плазмы.

Подобная технология работы с плазмой уже существует. С её помощью, например, режут металл на заводах. Но длина дуги в таких установках не превышает нескольких сантиметров. Можно попробовать растянуть дугу, но она окажется крайне нестабильна, будет постоянно отклоняться в стороны, пытаясь «прилипнуть» к ближайшей поверхности.

Кроме того, плазма «расходуется» и остывает. «В плазменной резке плазма создаётся мощной струёй газа, проходящей через электрическую дугу. Понадобится немало плазмы, чтобы резать металл, как в фильме», - отмечает Буневич. Ну, и последняя проблема, которую тоже не решить без сверхъестественной силы - электроэнергия, необходимая в огромном количестве для поддержания работы резака.

Если все эти проблемы удастся решить, появление светового меча вполне возможно. Почитать подробнее о корректном с научной точки зрения способе его функционирования можно в книге «Физика невозможного» известного популяризатора науки Митио Каку. Он оперирует несколькими несуществующими в реальности научными приборами, но в целом корректен и понятен самому широкому кругу читателей.

» придется ждать еще целых два года. Чтобы не разочаровать зрителей, создателям фильма надо выполнить, как минимум, два условия: не превратить сюжет в бред и удивить эффектами. Ведь когда-то совершила технологический прорыв в кино. Многие новшества из «Звездных войн» уже превратились в олдскул. Но одна вещь до сих пор лишает сна любителей фантастики — световой меч. О его создании и поговорим.

Все, кто смотрел «Звездные войны» в детстве, мечтали о световом мече. Его невозможно было сделать из подручных средств, разве что открутить в школе люминесцентные лампы. Впрочем, актеры, игравшие джедаев, тоже видели светящееся лезвие только на экране. На съемках использовались палки из светлого углепластика.

Изначально палки сделали трехгранными и обклеили светоотражающим веществом. В рукоятку поставили моторчик, который всю эту конструкцию крутил. Меч как бы сверкал, но немного не так, как об этом грезил . Поэтому отснятый материал отдали аниматорам, и те покадрово раскрашивали лезвия. Один из умельцев вовремя заметил, что если меч из света, то луч должен подрагивать. Этим он добавил работы: теперь на каждый отснятый кадр приходилось накладывать еще один засвеченный, на котором нет ничего, кроме клинка.

Когда на рубеже 90-х и нулевых создавали , мечи все так же раскрашивали, только не вручную, а на компьютере. Вместо аниматоров, теперь страдали актеры: им выдавали тяжелые палки из алюминия и стали. Поговаривают, что , снимаясь для « », на рукоятке словами «Грязный ублюдок». Мы, кажется, даже знаем почему.

Молитвы артистов (либо маты Джексона) были услышаны, и для третьего эпизода использовались карбоновые клинки, покрытые стеклом и пластиком. Однако не тут-то было. Новые палки долго не ломались и не гнулись, зато могли покалечить их пользователя. Видно, с этой модификацией актеры смирились, по крайней мере Сэмюэл Л. Джексон больше ничего не писал на реквизите. Хотя, может, его просто задобрили тем, что сделали световой луч эксклюзивного розового цвета.

Джордж Лукас приходит в ярость, если его световые мечи копируют, хоть режиссер и не был первым, кого осенило подарить героям такое орудие. Он подсмотрел идею в старых научно-фантастических сериалах (рукоять, говорят, стырили из сериала «