科学眼观科幻片

傅煜铭

电影回放

遥远的星系发生叛乱，银河系共和国解体，帝国崛起，黑暗力量打压着义军。在这种背景下，奥尔德兰星的莱娅公主截取了黑暗帝国的致命武器“死星”的技术资料准备送回义军基地，不料公主的飞船遭袭，莱娅公主被擒。机密资料能否被安全送回，重担落到一个叫卢克的年轻人身上……此前的银河系共和国，还有后来的帝国的势力范围，跨越了整个星系的尺度，这种情形不同于地球上的人类已有的认知。具有“原力”的卢克得到绝地武士大师欧比·旺的点拨，成为一名绝地武士，加入了义军的阵线。卢克和帝国黑武士光剑对战，终于救出了公主，并搭乘汉·索罗的“千年隼”号飞船一路进行“超空间跳跃”，躲避帝国军队的追击。最终，卢克驾驶飞船击毁了“死星”，义军获得胜利。

5月4日是中国的青年节。对于全世界各地的《星球大战》影迷而言，这一天也是一个重要的节日——“星球大战日”。这个非官方纪念日的来历是：电影《星球大战》中有一句经典台词“愿原力与你同在”（May the force be with you），被影迷取谐音变成了“于5月4日与你同在”。

《星球大战》系列电影之所以成为经典，并且被众多影迷喜爱，很大程度上是因为它开启了科幻电影的新时代。在1977年《星球大战》上映之前，科幻电影大多成本较低、制作粗糙，故事也通常围绕怪物或外星人展开。而导演乔治·卢卡斯却用这部与众不同的作品向人们证明：科幻故事也可以通过影院流行开来，成为流行文化的一部分。电影在讲述“很久很久以前”发生在“一个遥远的星系”的故事时，加入了很多对未来科技的想象，让科幻电影更多地展现了科学与幻想的美妙结合。光剑、超空间跳跃、死星……这些“星战”中的黑科技究竟离我们有多远？“原力”是不是未来人人皆有的超能力？电影中又有多少情节，正在成为现实呢？让我们来看看吧！

文明的层次

《星球大战》中那个遥远的银河系，已经发展出了极高水平的文明。苏联天文学家尼古拉·卡尔达肖夫在1964年提出一种将文明分成三个层次的方法，即依据能源功率的大小划分，可以利用的能量越大，文明的层次就越高。美籍日裔物理学家加来道雄在此基础上提出了未来文明的三种类型：类型一为“行星系文明”，这类文明可以掌控行星级别的能量，并殖民其他行星：类型二为“恒星系文明”，这类文明可以收集整个恒星系统（比如太阳系）的能量，并殖民其他邻近的恒星系统；类型三为“星系文明”，可以收集星系级别的能量。很显然，按照这个标准，地球的人类文明还没有达到“类型一”的水平；而《星球大战》中正邪两派的文明，应该已经属于“类型三”了。

“星战”的故事发生在“很久很久以前”，到底有多久呢？根据天文学知识，我们可以知道组成岩石行星以及人类身体所需的许多重元素，尤其是制造武器舰船的金属，在很早以前的宇宙中较为贫乏，许多重元素都是通过超新星爆发，甚至双中子星并合这样的事件生成的。要产生足够的重元素，就需要足够的时间让更多的恒星走完一生。此外，生命的进化也需要漫长的时间，比如地球从产生最早的生命到人类出现，经历了数十亿年。更何况，“星战”中的文明还需要演化到“类型三”呢。所以，我们可以大胆猜测“星战”爆发的时间也许是在地球时间的百亿年后！

未来的武器

激光武器是《星球大战》中十分普遍的一种武器。激光的物理本质是通过受激辐射产生的光放大。在地球人类的历史上，已经有至少5次诺贝尔物理学奖颁发给了和激光有关的研究成果。与自然界一般的光相比，激光的主要特点是：方向性好，发散角很小：亮度高，能量高度集中；单色性好，颜色很纯；相干性好。这些特点使得激光成为通信、精密测量等多个领域实现不同目标的优秀工具。在天文学上，激光被应用到了光学望远镜的自适应光学技术中，作为明亮的人工导星，用于探测大气抖动对于星光波前的扭曲：通过改变望远镜焦面后方的改正镜的形状，可以实时校正这种扭曲，天文学家就可以得到更加清晰稳定的星象。而凭借探测到引力波而闻名于世的激光干涉引力波天文台（ LIGO），则用激光来测量时空的伸缩。

激光技术在很多方面都给人类的生活带来了便利，同时也催生了激光武器，它们可以致人伤残，或者烧毁目标。目前人类的激光武器还不能像《星球大战》中的激光枪一样便携，但我们可以期待的是，随着技术的进步，激光的能量利用效率有可能会有效提高，这有利于将激光器小型化。而电影中的“死星”这种足以毁灭整个行星的激光武器，也不能完全从理论上排除它的可能性。因为只要能量足够强，用激光毁灭行星是可能实现的。

光剑可以说是《星球大战》的标志性武器了。光剑的炽热光束不是激光，一方面是因为光剑要有一定长度，但激光在被物体反射前会一直传播，无法局限在一定长度内：另一方面，两束激光相遇时只会彼此穿透，无法产生电影中武士对决时，光剑碰撞作响的效果。在人类目前所知的物质中，等离子体可能较为接近光剑所用的物质，这是一种整体呈电中性的、由离子和电子组成的气体状物质，包括太阳在内的恒星都是等离子体。然而用等离子体制造光剑也有不小的困难，比如等离子体的形状难以精确限制而不泄露、炽热的高温等离子体可能灼伤（更可能汽化）使用者的手等。所以，光剑虽酷，但人间没有呀……

宇宙超能力

由于电影中的整个星系尺度很大，《星球大战》中的人物总是需要各种高速旅行的方案，以穿梭于不同的行星之间。如果“星战”的各种星际交通工具按照现阶段人类航天器的飞行速度航行，行星间的交流将难以实现，跨越多个地点的追赶与逃亡也就无从上演了。于是，电影中大胆使用了一种能够使情节顺利发展的幻想——“超空間跳跃”，许多战舰具备这样的能力，可以在短时间内从一个空间转移到另一个空间。

爱因斯坦的广义相对论指出，我们生活在一个四维时空之中，质量的存在会扭曲周围的时空，时空的弯曲表现为引力。我们知道，在平坦的时空中，两点之间直线最短。然而，当时空被扭曲时，情况将不太一样。如果用一张二维纸片来表示四维的时空，首先假设由于大质量物体的存在，本该平直的时空呈现了图中弯折的形态。如果在A、B两点分别加上两个大质量的物体，那么这两点的时空会被严重扭曲，甚至融合到一起，形成一个连接上下两面时空的隧道。这个隧道现在是A、B两点间的最短距离，被物理学家称为“虫洞”。虫洞就是“超空间跳跃”的一种可行的实现方式。

遗憾的是，虫洞还只存在于理论当中，并且可能难以保持稳定。

电影中还出现了一种超越时空的神秘力量——原力。只有绝地武士和黑武士等少数人才具有这种神奇的力量，如果掌握了原力，他们就可以用意念移动物体、预知未来，甚至将自己的形象投影到另一个时空。然而，在现有的物理学框架下，还没有哪一种力具有这样奇特的性质。因此，这个设定被当成电影中“魔幻”的部分。

梦想照进现实

几十年来，《星球大战》中的一些超前想象，也都变成了现实，比如全息投影、平视显示、仿生义肢（卢克的机械手）、智能机器人……除了这些技术的进步，天文学家在寻找太阳系外宜居行星方面也取得了重要的突破，截至2017年底，乐观估计的已发现系外宜居行星数已达40颗。与此同时，科学家也在利用各种手段，搜寻地外生命迹象。也许有一天，人类可以和宜居行星上的外星人共同生活，就像《星球大战》中所描绘的那样。不过不同的是，我们希望星系间没有大战，只有和平。