文=Gomou | 編輯=姜小瑁
有這么一個(gè)
導演
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那時(shí)候他30來(lái)歲，在電影界初露頭角，
腦子里滿(mǎn)是新奇的靈感；
那時(shí)候他拿著(zhù)一部標榜
「太空歌劇」的劇本到處安利，
但幾乎所有電影公司覺(jué)得，
幾艘飛船滑翔太空，
怪獸一樣的外星人跑來(lái)跑去，
你讓我給這樣的電影投資……
是有多不靠譜？
那時(shí)候他被多家片場(chǎng)果斷拒絕，
但靠著(zhù)之前攢下的一點(diǎn)小名氣，
終于說(shuō)服一位20世紀?？怂沟母吖?，
給了他825萬(wàn)美元任意嘗試
（老板：就當是打了水漂吧……）。
不過(guò)他最終超支了，
花了老板1100萬(wàn)美元。
那時(shí)候是1977年。
那個(gè)導演是喬治·盧卡斯。
那部不靠譜的電影是
《星球大戰》系列的首部作品
《新希望》。
那時(shí)候國際旅行還沒(méi)那么普及，星際旅行又是什么鬼。不過(guò)，顯然「不靠譜」的電影一下子點(diǎn)燃了人們對科學(xué)幻想的激情與希望，也給20世紀?？怂箮?lái)了將近12億美元的票房收入。
如今，《星戰》的第七部續集也已經(jīng)上映，星際穿越還是如此腦洞大開(kāi)，矮胖的機器人繼續專(zhuān)注賣(mài)萌40年，那個(gè)「很久很久以前，遙遠的銀河系」好像也并不是那么遙遠……
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還有這么一個(gè)
科學(xué)家
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「
1977 年 5 月的一天，還是初中生的我走進(jìn)了一家電影院。當我走出來(lái)的時(shí)候，一切都大不一樣了。開(kāi)場(chǎng)鏡頭中殲星艦越飛越遠，直到消失在屏幕中的場(chǎng)景讓我心跳加速。我從來(lái)沒(méi)有見(jiàn)到這樣一個(gè)離奇、逼真、令人驚嘆不已的宇宙。我真想住在那『遙遠的銀河系』里。不過(guò)在兩個(gè)小時(shí)的電影時(shí)間里，我確實(shí)有身臨其境的感覺(jué)。
」
誰(shuí)會(huì )想到，這個(gè)當年的初中生
后來(lái)就真的因此走了科學(xué)這條路，
最后還進(jìn)了頂尖科學(xué)機構——
美國航空航天局（NASA），
專(zhuān)門(mén)研究天體物理學(xué)。
她就是珍妮·卡維洛斯（Jeanne Cavelos），
一個(gè)因為漢·索洛和「千年隼」號
愛(ài)上天空、愛(ài)上茫茫星際的女孩。
最終，她踏進(jìn)了約翰遜航天中心的大門(mén)，
致力于將《星球大戰》的科學(xué)變?yōu)楝F實(shí)。
前NASA天體物理學(xué)家珍妮·卡維洛斯
誰(shuí)說(shuō)女科學(xué)家都是特立獨行的怪人來(lái)著(zhù)？就比如珍妮·卡維洛斯吧，幸運得很，雖然一次次在學(xué)院里被導師們灌輸「科幻電影里都是騙人的」，可她對這部「太空歌劇」的熱愛(ài)依然沒(méi)有減退，她甚至發(fā)現隨著(zhù)科學(xué)的發(fā)展，那個(gè)「遙遠的銀河系」中出現的種種其實(shí)也并不是遙不可及的「幻象」。她說(shuō)：
「
我首先是個(gè)《星球大戰》粉絲，
其次才是個(gè)科學(xué)家。
」
也許正是這種對「幻想」的追求和對「不可能」的挑戰，激勵著(zhù)科學(xué)家對未知的探索。
誰(shuí)又能說(shuō)不是呢？
更幸運的是，她還是個(gè)優(yōu)秀的科普作家，能用最淺顯而幽默的語(yǔ)言解析《星球大戰》宇宙中的各種星球、生命、武器，甚至是能量無(wú)窮又神秘莫測的「原力」，于是就有了這本對《星球大戰》的科學(xué)解讀——
《<星球大戰>里的科學(xué)》沙漠星球塔圖因、星際飛船千年隼號、外星人丘巴卡、呆萌的機器人R2-D2、最迷人的武器光劍，還有絕地武士們精通的神秘原力，或許都不該再被當作空想。
如果《星球大戰》是一部太空歌劇，
這本書(shū)就是為它搭建的現實(shí)舞臺。
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高能預警
以下內容來(lái)自《<星球大戰>里的科學(xué)》
可能會(huì )激發(fā)你對《星球大戰》
和前沿科技的強烈興趣
請謹慎閱讀
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—1—
塔圖因與雙生太陽(yáng)——
行星真的可能有兩個(gè)太陽(yáng)嗎？
盧克·天行者的目光越過(guò)塔圖因沙漠，落在壯美的落日之上。兩個(gè)太陽(yáng)，緊緊相依，墜入地平線(xiàn)下 | 圖片來(lái)自電影《新希望》
雙星系統中，兩顆恒星圍繞著(zhù)共同的重心旋轉，這樣的系統在宇宙中還是挺普遍的。但是科學(xué)家一般認為雙星周?chē)惶锌赡苡行行?，因為一顆恒星的引力可能?chē)乐赜绊懥硗庖活w恒星周?chē)男行?。兩顆質(zhì)量不一樣的恒星圍繞著(zhù)對方旋轉，這樣周?chē)囊?chǎng)會(huì )改變，給行星的軌道造成潛在不穩定因素。
即使穩定的軌道也很可能有復雜的軌跡線(xiàn)和多變的環(huán)境。比如，當行星繞過(guò)較大且更熱的恒星，強大的引力場(chǎng)將把行星拉近，造成一段時(shí)間灼熱的溫度。接著(zhù)當行星接近另外一顆較小、溫度較低的恒星時(shí)，相對較弱的引力場(chǎng)使行星游離開(kāi)一段較大的距離，造成行星上長(cháng)時(shí)間的寒冷低溫。另外，這樣的行星可能有復雜、多變的日出日落周期。這會(huì )增加環(huán)境的不穩定性。
雙星系統內行星表面的構想圖 | 圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò )
但是天文學(xué)家確實(shí)構思了兩種可能情況，在這兩種可能的情況下，在雙星系統中可能形成行星，甚至可以產(chǎn)生生命。如果兩顆恒星離對方十分遙遠——比如幾十億英里的距離——那么行星可能能夠圍繞其中一顆恒星公轉，受另外一顆恒星影響微乎其微。比如離我們太陽(yáng)最近的恒星比鄰星是三星系統的一部分（更加復雜的情況……）。比鄰星離它兩個(gè)姐妹有一萬(wàn)億英里（約 1.6 萬(wàn)億千米）距離，是太陽(yáng)到冥王星距離的 250 倍。許多天文學(xué)家認為比鄰星可能有自己的行星，受它遙遠的姐妹的影響很小。從任何一顆行星的表面上看，這兩個(gè)姐妹只是天空上明亮的星星。另外一種可能性是兩顆恒星十分接近，這樣對于距離它們足夠遠的行星來(lái)說(shuō)，這兩顆恒星的引力場(chǎng)幾乎像是一顆恒星的引力場(chǎng)。在這種情況下，行星的軌道可能接近于圓，行星的表面溫度也可以保持相對穩定——這就像是在塔圖因看到的情況，在清晨的時(shí)候兩顆太陽(yáng)升起，在傍晚的時(shí)候兩顆太陽(yáng)落下。
比鄰星三星系統模擬圖。比鄰星是離太陽(yáng)系最近的恒星。
因此，雖然說(shuō)雙星系統中的行星十分少見(jiàn)，塔圖因可以視為是特殊情況的例子，但在這種特殊情況中，行星有穩定的軌道。這樣的行星可能存在，甚至可以產(chǎn)生自己的生命（比如塔圖因上的賈瓦人），它們也將有十分壯觀(guān)的日出。
賈瓦人：誰(shuí)說(shuō)過(guò)處于雙星系統里的塔圖因不可能存在來(lái)著(zhù)，哼！ | 圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò )
—2—
劍柄頂端的閃電——
「光劍」是用「等離子體」制造的？
▏光劍的劍刃究竟是什么物質(zhì)？
作為《星球大戰》系列電影中舉足輕重的標志性道具，「光劍」可能是科學(xué)家們最搞不清原理的武器了。不過(guò)作為一款憑靠貫入原力驅動(dòng)的佩劍來(lái)說(shuō)，搞不清楚似乎也是合情合理的。
我第一次看《新希望》的時(shí)候才17歲，當時(shí)我一直以為光劍是從劍柄上射出的一束激光。不過(guò)，相較于激光，等離子體（也叫電漿）倒是制造光劍的更優(yōu)選擇。等離子體是在超高溫環(huán)境下加熱后的氣體。當氣體加熱時(shí)，氣體的原子運動(dòng)會(huì )不斷加速，產(chǎn)生能量。與此同時(shí)，電子會(huì )獲取越來(lái)越多的能量，直到最后脫離原子核的束縛 。這樣一來(lái)，電子就不再?lài)@原子核做軌道運動(dòng)。那么，雖然等離子體的整體電荷量為零，但攜帶正負電荷的粒子——離子卻已經(jīng)開(kāi)始獨立地自由運動(dòng)。由于帶電粒子會(huì )產(chǎn)生電磁場(chǎng)，等離子體將和一般氣體表現出不同的性質(zhì)。
實(shí)際上，等離子體的性質(zhì)太特殊，科學(xué)家們已經(jīng)將之視作區別于氣體、液體和固體物質(zhì)的第四種狀態(tài)。雖然這種狀態(tài)的物質(zhì)聽(tīng)上去不大尋常，其實(shí)在我們身邊俯拾皆是。所有的恒星，包括太陽(yáng)在內，都是等離子體，大氣層的最外層也是，甚至在熒光管中實(shí)現了等離子體的應用。由于太陽(yáng)、閃電和熒光管都能輻射光線(xiàn)，用等離子體制造的光劍就算能發(fā)光也不足為奇。當游離的電子再度回歸原子核軌道的時(shí)候，等離子體就會(huì )射出光線(xiàn)。在大多數等離子體中，電子的逃逸和回歸交替發(fā)生、循環(huán)往復。如果在兩個(gè)電極之間放置一團等離子體，就會(huì )產(chǎn)生發(fā)光的電流，這就是熒光管的工作原理。光線(xiàn)的顏色取決于等離子體的構成及溫度。
等離子體發(fā)生器。這還只是巨大機器的一部分，恐怕還是沒(méi)辦法拿起來(lái)和達斯·維達比試啊……
▏制造光劍會(huì )遇到什么技術(shù)問(wèn)題？
我們無(wú)法找到限制其長(cháng)度的方法。等離子體的形狀需要電磁場(chǎng)限制，可一旦限制失效，等離子體的兩端都會(huì )出現泄露。光劍如何能保持有限的長(cháng)度，這個(gè)問(wèn)題真讓科學(xué)家絞盡腦汁。 為了避免等離子體泄露造成盧克手上的肌膚大面積汽化，我們必須創(chuàng )造一個(gè)沒(méi)有「兩端」的等離子體劍身?？茖W(xué)家們的設想是，將劍身扭轉成一個(gè)甜甜圈狀的環(huán)路。不過(guò)我們只能期待這等造型在下一部系列電影中現身了。
等離子體及其束縛電磁場(chǎng)必須同時(shí)存在于一個(gè)手電筒大小的纖細圓柱體內。而在同樣的空間里，我們還需安置強力的能量供應系統、冷卻系統以及穩定的等離子體源。以今天的技術(shù)水平，這些光劍所需的配套設置足以塞滿(mǎn)一座大樓。
即便我們能獲得足夠的等離子體，也能在劍柄上附加超強力的磁場(chǎng)，但磁場(chǎng)會(huì )快速衰減，等離子體最終還是會(huì )從劍柄上流失出去。泄露還會(huì )繼續，甚至愈演愈烈。達斯·摩爾的兩把雙手劍都有正常光劍的長(cháng)短，因此這個(gè)問(wèn)題會(huì )讓他困擾兩次。
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以上只簡(jiǎn)略摘取了「星球環(huán)境」和「武器」兩章的內容，《<星球大戰>里的科學(xué)》還從「外星人」「機器人」和「原力」三個(gè)方面探究了這部太空歌劇里蘊含的原理?！高M(jìn)化論」「曲率驅動(dòng)」「人工智能」「意念移物」——從此以后，這些都不再是科幻作品里陌生的名詞。
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