เราจะสร้างดาบแสงขึ้นมาได้จริง ๆ ไหม… หลายคนคงสงสัยว่าในทางฟิสิกส์แล้ว เราสามารถสร้าง "ไลต์เซเบอร์" (Lightsaber) หรือดาบแสงขึ้นมาฟาดฟันกันจริง ๆ ได้หรือไม่ หากเราพยายามสร้างศัสตราวุธชนิดนี้จากแสงหรือเลเซอร์ อุปสรรคแรกสุดที่ต้องเผชิญคือธรรมชาติพื้นฐานของอนุภาคแสงหรือโฟตอน (Photon) ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มอนุภาคโบซอน (Boson) อนุภาคกลุ่มนี้ไม่มีมวลและมีคุณสมบัติพิเศษคือสามารถเดินทางทับซ้อนพื้นที่กันได้ เมื่อเรานำกระบอกกำเนิดเลเซอร์กำลังสูงสองกระบอกมาเปิดไขว้กัน ลำแสงจะพุ่งทะลุผ่านกันไปโดยไม่มีการกระแทกหรือเกิดประกายไฟใด ๆ เลย แสงจะยังคงเดินทางเป็นเส้นตรงพุ่งทะยานต่อไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะไปกระทบกับวัตถุอื่น มันจึงไม่สามารถหยุดนิ่งอยู่กับที่เพื่อกำหนดความยาวให้เป็นใบดาบกลางอากาศได้
.
ทางออกที่ดูจะเป็นไปได้มากที่สุดในทางฟิสิกส์ คือการมุ่งไปที่การใช้ พลาสมา (Plasma) หรือสถานะที่ 4 ของสสารที่มีความร้อนสูงยิ่งยวดแบบเดียวกับพลาสมาบนดวงอาทิตย์แทน นักฟิสิกส์ทฤษฎี มิชิโอะ คากุ (Michio Kaku) ได้เสนอแนวคิดว่า เราสามารถออกแบบให้ด้ามจับเป็นเสมือนโรงงานผลิตพลาสมาขนาดย่อมที่คอยพ่นก๊าซความร้อนสูงออกมาได้ จากนั้นเราก็ใช้ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าสร้างกรงขังที่มองไม่เห็น เพื่อบีบอัดและบังคับรูปร่างของพลาสมาให้เป็นลำดาบที่นิ่งและเสถียรตามหลักการของพลศาสตร์แม่เหล็กของไหล (Magnetohydrodynamics) และเพื่อให้ดาบสามารถฟาดฟันปะทะกันได้จริงโดยไม่ทะลุผ่านกันไป จึงต้องมีการซ่อนแกนเซรามิก (Ceramic) ชนิดทนความร้อนสูงแบบยืดหดได้ไว้ที่แกนกลางด้วย เพื่อทำหน้าที่เป็นเสมือนกระดูกสันหลังคอยรับแรงกระแทกทางกายภาพทั้งหมด
.
แนวคิดพลาสมานี้ได้รับการพิสูจน์ในเชิงวิศวกรรมแล้วโดย เจมส์ ฮอบสัน (James Hobson) และทีมวิศวกรจากแฮกสมิธ (Hacksmith) ในปี 2020 พวกเขาอาศัยการจัดระเบียบของไหลที่เรียกว่า การไหลแบบราบเรียบ (Laminar Flow) เพื่อควบคุมการเผาไหม้ของก๊าซโพรเพนและออกซิเจนให้กลายเป็นลำพลาสมาที่พุ่งตรงและนิ่งสนิทราวกับแท่งแก้วเรืองแสง ลำไฟนี้มีความร้อนสูงถึง 2,200 องศาเซลเซียส ซึ่งร้อนมากพอที่จะหลอมตัดแผ่นเหล็กให้ขาดได้จริง ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขายังสามารถเนรมิตสีของใบดาบได้ตามต้องการโดยอาศัยหลักการทางเคมีควอนตัม ซึ่งเป็นหลักการเดียวกับการสร้างสีสันในดอกไม้ไฟ เพียงแค่เติมสารประกอบทางเคมีลงไปในเปลวไฟ เช่น การใส่สตรอนเชียมคลอไรด์ (Strontium Chloride) ก็จะทำให้ได้ลำพลาสมาสีแดงดุดัน หรือหากเปลี่ยนไปใช้กรดบอริก (Boric Acid) ก็จะได้ใบดาบสีเขียวมรกตแทน
.
ถึงกระนั้น การสร้างดาบพลาสมาที่มีพลังทำลายล้างสูงแบบในภาพยนตร์ก็ยังต้องเผชิญกับกำแพงข้อจำกัดอันใหญ่หลวงทางอุณหพลศาสตร์ (Thermodynamics) หากเราต้องการให้ใบดาบสามารถเจาะทะลวงและหลอมละลายประตูเหล็กหนาๆ ได้ในพริบตา แกนพลาสมาของดาบจะต้องมีอุณหภูมิสูงถึง 5,000 ถึง 10,000 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นระดับความร้อนที่สูสีหรืออาจจะร้อนยิ่งกว่าผิวของดวงอาทิตย์เสียอีก ปัญหาที่ตามมาคือ กฎของสเตฟาน-โบลต์ซมันน์ (Stefan-Boltzmann Law) ระบุไว้ว่า ปริมาณรังสีความร้อนที่แผ่ออกมาจากวัตถุจะทวีคูณความรุนแรงขึ้นตามอุณหภูมิที่ยกกำลังสี่ ผลลัพธ์ก็คือ ความร้อนระดับดวงอาทิตย์ที่ถูกอัดแน่นอยู่ในมือนี้ จะแผ่รังสีคลื่นความร้อนมหาศาลออกมารอบทิศทาง และย่างสดมือของผู้ถือรวมถึงเผาทุกสิ่งรอบข้างให้กลายเป็นเถ้าถ่านภายในชั่วพริบตา ดังนั้น การจะเนรมิตสุดยอดอาวุธชิ้นนี้ให้ใช้งานได้จริงและผู้ถือยังมีชีวิตรอด เราจึงยังต้องรอคอยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีแห่งอนาคต ที่จะสามารถสร้างสนามพลังงานมากักเก็บความร้อนมหาศาลนี้ไว้ให้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ โดยไม่ปล่อยให้รังสีมรณะรั่วไหลออกมาทำร้ายผู้ใช้งานนั่นเอง
[แหล่งอ้างอิง]
[1] Kaku, M. (2009). Physics of the Impossible: A Scientific Exploration into the World of Phasers, Force Fields, Teleportation, and Time Travel. Anchor Books.
[2] Hobson, J., & Hacksmith Industries. (2020). Engineering a Retractable Plasma-Based "Lightsaber" Concept via Laminar Flow Principles. (Technical Demonstration).
[3] Fitzpatrick, R. (2014). Plasma Physics: An Introduction. CRC Press.
[4] Borgnakke, C., & Sonntag, R. E. (2012). Fundamentals of Thermodynamics. John Wiley & Sons.
#วิทยาศาสตร์ #ฟิสิกส์ #เทคโนโลยี #นวัตกรรม #สาระความรู้ #การทดลอง #พลาสมา #เรื่องน่ารู้
https://www.facebook.com/share/p/1AxCcT64mo/
🤺 เราจะสร้างดาบแสงขึ้นมาได้จริง ๆ ไหม…
.
ทางออกที่ดูจะเป็นไปได้มากที่สุดในทางฟิสิกส์ คือการมุ่งไปที่การใช้ พลาสมา (Plasma) หรือสถานะที่ 4 ของสสารที่มีความร้อนสูงยิ่งยวดแบบเดียวกับพลาสมาบนดวงอาทิตย์แทน นักฟิสิกส์ทฤษฎี มิชิโอะ คากุ (Michio Kaku) ได้เสนอแนวคิดว่า เราสามารถออกแบบให้ด้ามจับเป็นเสมือนโรงงานผลิตพลาสมาขนาดย่อมที่คอยพ่นก๊าซความร้อนสูงออกมาได้ จากนั้นเราก็ใช้ขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าสร้างกรงขังที่มองไม่เห็น เพื่อบีบอัดและบังคับรูปร่างของพลาสมาให้เป็นลำดาบที่นิ่งและเสถียรตามหลักการของพลศาสตร์แม่เหล็กของไหล (Magnetohydrodynamics) และเพื่อให้ดาบสามารถฟาดฟันปะทะกันได้จริงโดยไม่ทะลุผ่านกันไป จึงต้องมีการซ่อนแกนเซรามิก (Ceramic) ชนิดทนความร้อนสูงแบบยืดหดได้ไว้ที่แกนกลางด้วย เพื่อทำหน้าที่เป็นเสมือนกระดูกสันหลังคอยรับแรงกระแทกทางกายภาพทั้งหมด
.
แนวคิดพลาสมานี้ได้รับการพิสูจน์ในเชิงวิศวกรรมแล้วโดย เจมส์ ฮอบสัน (James Hobson) และทีมวิศวกรจากแฮกสมิธ (Hacksmith) ในปี 2020 พวกเขาอาศัยการจัดระเบียบของไหลที่เรียกว่า การไหลแบบราบเรียบ (Laminar Flow) เพื่อควบคุมการเผาไหม้ของก๊าซโพรเพนและออกซิเจนให้กลายเป็นลำพลาสมาที่พุ่งตรงและนิ่งสนิทราวกับแท่งแก้วเรืองแสง ลำไฟนี้มีความร้อนสูงถึง 2,200 องศาเซลเซียส ซึ่งร้อนมากพอที่จะหลอมตัดแผ่นเหล็กให้ขาดได้จริง ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขายังสามารถเนรมิตสีของใบดาบได้ตามต้องการโดยอาศัยหลักการทางเคมีควอนตัม ซึ่งเป็นหลักการเดียวกับการสร้างสีสันในดอกไม้ไฟ เพียงแค่เติมสารประกอบทางเคมีลงไปในเปลวไฟ เช่น การใส่สตรอนเชียมคลอไรด์ (Strontium Chloride) ก็จะทำให้ได้ลำพลาสมาสีแดงดุดัน หรือหากเปลี่ยนไปใช้กรดบอริก (Boric Acid) ก็จะได้ใบดาบสีเขียวมรกตแทน
.
ถึงกระนั้น การสร้างดาบพลาสมาที่มีพลังทำลายล้างสูงแบบในภาพยนตร์ก็ยังต้องเผชิญกับกำแพงข้อจำกัดอันใหญ่หลวงทางอุณหพลศาสตร์ (Thermodynamics) หากเราต้องการให้ใบดาบสามารถเจาะทะลวงและหลอมละลายประตูเหล็กหนาๆ ได้ในพริบตา แกนพลาสมาของดาบจะต้องมีอุณหภูมิสูงถึง 5,000 ถึง 10,000 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นระดับความร้อนที่สูสีหรืออาจจะร้อนยิ่งกว่าผิวของดวงอาทิตย์เสียอีก ปัญหาที่ตามมาคือ กฎของสเตฟาน-โบลต์ซมันน์ (Stefan-Boltzmann Law) ระบุไว้ว่า ปริมาณรังสีความร้อนที่แผ่ออกมาจากวัตถุจะทวีคูณความรุนแรงขึ้นตามอุณหภูมิที่ยกกำลังสี่ ผลลัพธ์ก็คือ ความร้อนระดับดวงอาทิตย์ที่ถูกอัดแน่นอยู่ในมือนี้ จะแผ่รังสีคลื่นความร้อนมหาศาลออกมารอบทิศทาง และย่างสดมือของผู้ถือรวมถึงเผาทุกสิ่งรอบข้างให้กลายเป็นเถ้าถ่านภายในชั่วพริบตา ดังนั้น การจะเนรมิตสุดยอดอาวุธชิ้นนี้ให้ใช้งานได้จริงและผู้ถือยังมีชีวิตรอด เราจึงยังต้องรอคอยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีแห่งอนาคต ที่จะสามารถสร้างสนามพลังงานมากักเก็บความร้อนมหาศาลนี้ไว้ให้ได้อย่างสมบูรณ์แบบ โดยไม่ปล่อยให้รังสีมรณะรั่วไหลออกมาทำร้ายผู้ใช้งานนั่นเอง
[แหล่งอ้างอิง]
[1] Kaku, M. (2009). Physics of the Impossible: A Scientific Exploration into the World of Phasers, Force Fields, Teleportation, and Time Travel. Anchor Books.
[2] Hobson, J., & Hacksmith Industries. (2020). Engineering a Retractable Plasma-Based "Lightsaber" Concept via Laminar Flow Principles. (Technical Demonstration).
[3] Fitzpatrick, R. (2014). Plasma Physics: An Introduction. CRC Press.
[4] Borgnakke, C., & Sonntag, R. E. (2012). Fundamentals of Thermodynamics. John Wiley & Sons.
#วิทยาศาสตร์ #ฟิสิกส์ #เทคโนโลยี #นวัตกรรม #สาระความรู้ #การทดลอง #พลาสมา #เรื่องน่ารู้
https://www.facebook.com/share/p/1AxCcT64mo/