这个问题已经萦绕在我心上很久了，不吐不快：
使用一把光剑需要什么样的能量源？
看过探索频道的《科幻科学》这档节目之后，我就开始思考上面这个问题了。在其中一集里，理论物理学家、未来主义者米基奥·卡库谈到了如何打造一把光剑的问题。这一集看起来有点让人觉得傻，但里面的科学内容还是颇有看点的。节目到最后，米基奥·卡库决定制造一把手握式的等离子体火炬。在做出决定的时候，他同时认为要做这么一把光剑能量功率级为兆瓦。
电视节目并没有按我的方向去深入探索这个问题。我关注的是《星球大战前传1：幽灵的威胁》开篇里的那一幕：魁刚尝试着用他手中的光剑戳穿一扇门。因为金属门实质已经开始融化了，我完全可以凭借这一幕镜头就来预估一下光剑内部必须存储多少能量才能完成这样一个动作。那么要多少能量呢？
我承认光剑这种东西并不真实存在。哦，或者真有这类东西，但用的是有某种特殊力量的水晶也未尝不可。当然即便这样也不能阻止我继续这个问题。在讨论之前，我先给大家做一些背景铺垫？首先，我们先讲一下黑体辐射。
黑体是物理学里定义的一种理想物体，当黑体处于高温态的时候（即便没有处于高温态），黑体会发出电磁波。简而言之，黑体会因自身温度不同而散发出不同颜色的光线，并且它发出的光并非因为反射外界光线。黑体辐射随着温度的不同而变化，由于光谱分布的峰值波长的不同会呈现出各种颜色。黑体的这种现象对于密度高的固体适用，但对于低密度的气体而言并不适用。
根据黑体的原理，当物体温度升高，会发生两种变化：第一，物体会发出更多的光；第二，最高强度的光的颜色朝光谱中蓝色部分移动。
在日常生活中有两个黑体的绝佳例子：第一个是太阳和白炽灯泡的灯丝，另一个例子是在电热炉的炉丝。当炉子里的炉芯在加热，它产生的光主要是在红外区（所以你不能看到它）。由于炉芯温度升高，它所产生的光谱开始偏向短波并且开始看上去发红（但千万不要去碰触）。如果温度继续升高，炉芯的颜色就会偏黄。
关键是你可以通过黑体发光的颜色反向判断出黑体的温度。我就说到这里吧（它有可能更为复杂）。从《幽灵的威胁》的一些剪辑中，我会用门融化时的颜色来判断其温度。
那么热能呢？需要多少能量才能增加材料的温度？这取决于温度的变化，物体的质量与该材料的比热容。
我们常说物体热能的变化量等于进入物体的那部分热量（热量通常由字母Q表示）。在讨论热能的时候，我想先明确一下，大家都见过烤箱里放在铝箔上的比萨饼吧？假设你把比萨饼放进烤箱，加热直到温度为约180℃为止。打开烤箱，你可以触摸铝箔吗？可以，但请千万不要触摸比萨饼！铝箔的质量非常低，不会吸收并储存多少热能（所以摸了它不会烫伤你的手），对于比萨饼而言可完全不是这样。
还有一点有关热能的因素要加以考虑。如果该材料形态上出现变化，比如，从固体变成了液体？促成这种变化产生所需要的能量还是一样取决于物体的质量与材料的种类（比热容）。一种材料从固体变成液体所需的能量等于物体熔融态的潜热乘以物体的质量。
现在就《星球大战》里的一些场景做些测量与估算。根据电影里的观察到的一帧画面，我可以调整在线的黑体模拟器，直到它显示的颜色和我在电影里看的颜色一样时为止。经调试该模拟器得出的金属温度较低处大约为2700K，靠近光剑处的温度为5200K。
再要估算质量呢？这一个比较难了。首先，整个门温度很高（你知道，因为热传导的缘故），所以让我从温度相对较高的部分开始。魁刚使用他的光剑划出一条长度为2m，宽为7cm的口子，这条融化了的金属切口有多深？观察一下他从门的另外一面用光剑戳进去的情况，我估算大概切口的深度是20cm。这样划开部位的金属总体积就是0.028m3。对于门上还有的其他部分，我可以大致认为温度较低（但仍旧烫）的部分是融化部分质量的两倍。
假如我知道这是什么类型的材料制成的门，我就能知道金属的密度和质量。在考虑材料的问题上，我能想象有人马上会有异议：
嘿，朋友，物体的能量你是怎么算出来的啊？这根本就是贸易联盟从别的地方窃取来的神秘透明铝材料，这种材料的密度是很轻很轻的哦！
我同意，这种门的材质可能是闻所未闻的。但是，要为一种完全不知名的材料计算热能或者密度我也会束手无策了。倒还不如就让我假定这就是一种为人们已知的材料。因此，什么金属材料熔化温度大约是5000K或至少熔点高于2700K（因为较热的那一部分也许比熔点要高）？如果它是一种元素，最有可能就是钨或碳。然而，这些材料似乎都不太可能。钛的熔点是1930K。如果它的确是一种元素，我就会选钛，因为这种金属材质颇合乎情理，复仇者联盟使用的也只会是这种高级材料。
把这些数字全部放到一起，并假设光剑划开门花了9s时间，我算出光剑的最小输出功率是28000W。
现在，我上哪里可以得到这28kW？该庆幸至少它不是1.21万kW，这将需要一个闪电或核聚变切割那道门需要的能量透露出了光剑的能量来源的一点蛛丝马迹（但并不是所有）。我想估算出能量源的能量密度。要做到这一点，我先要估计一下光剑在不充能量的状态下能运行多久。这个问题也不容易。也许这些光剑根本无需补充能量就可以永远运行下去，但我不这样认为，因为这样一来这个话题多少也就会失去趣味了。因此，光剑能维持多久？要我说，至少可以维持两个小时的使用吧。这个答案看起来似乎是合理的，不是吗？那会涉及到多少能量？功率（W）是能量（J）除以时间（s），所以总能量将超过3×106J。
为了最后弄清楚光剑的能量来源到底是什么，我还需要知道光剑的尺寸。宽松地估算一下，我会认为光剑圆柱体半径是3cm，长度是15cm。这肯定已经足够大了。如果这样的话，那么这个能量来源的能量密度将会是8×109J/m3。为了做下对比明确一下能量的大小，维基百科有能量强度表很实用。对照一下，这把光剑的能量密度大小位于八硝基立方烷爆炸（不知道那是什么）和铍氧（同样不知道）之间。就目前所知的地球上的电池，好像最高的能量密度是氟离子的2.8MJ/L。
也许你想用普通的旧AA电池运行光剑？一节正常的AA电池具有约1.08×104J的储存能量。如果我想运行28000W光剑持续2小时，那它就需要2.016×108J的能量。要多少AA电池？超过18000节AA电池。我想光剑应该不会自己带上那么多电池吧。
好吧，这下我算是明白了，原来绝地武士真的有一种神秘的电源在源源不断地提供能量。
