Czy budowa miecza świetlnego jest możliwa?

Od tej pory niebieskie, zielone, czerwone, a nawet fioletowe miecze świetlne stały się może najsłynniejszą, a z pewnością najbardziej charakterystyczną bronią w historii fantastyki. I nie ma dzieciaka wychowanego na filmach o Skywalkerach i spółce, który nie marzyłby o tym, żeby mieć taki miecz na własność. Nawet jeśli wszystko wskazuje na to, że próba walki taką bronią przez pozbawioną przeszkolenia osobą skończyłaby się w najlepszym przypadku wycięciem licznych dziur w ścianach domu, a w najgorszym amputacją jednej lub kilku kończyn użytkownika.

Ale czy stworzenie miecza świetlnego jest w ogóle możliwe? Czy przyszłe już nie "gwiezdne", ale ziemskie wojny mogą być toczone na świecące i brzęczące "ostrza"?

Odpowiedź nie jest jednoznaczna. A winę ponosi w pewnym stopniu George Lucas. Nazwał broń swoich bohaterów “mieczami świetlnymi" i zapomniał umieścić w filmie schematów tłumaczących dokładnie, jakie jest ich źródło zasilania ani z czego w zasadzie składa się ostrze. Oczywiście to niedopatrzenie nadrobiły dziesiątki autorów tworzących opisy nawet najdrobniejszych trybików świata "Gwiezdnych Wojen", ale szczerze mówiąc - kompletnie nie wchodząc w kwestie ich kanoniczności - takie opisy zwykle tylko jeszcze bardziej zaciemniają problem, co więcej często są ze sobą po prostu sprzeczne.

Zastanówmy się więc, czym w zasadzie mógłby być miecz świetlny patrząc na niego tylko przez pryzmat znanych nam praw fizyki.

Pierwsza możliwość zawarta jest w samej nazwie. Miecz świetlny - czyli jego ostrze to światło. Zapewne jakiś rodzaj lasera, bo tylko laser jest w stanie wyprodukować tak zwartą wiązkę, która nie rozprasza się na boki.

Potrafimy tworzyć lasery o naprawdę dużej mocy, wykorzystywane nawet w eksperymentach z fuzją atomową czy do niszczenia rakiet czy dronów w powietrzu. Laserowy miecz dysponowałby więc potencjalnie całkiem sporym potencjałem niszczycielskim, oczywiście pod warunkiem, że posiadałby odpowiednio silne źródło zasilania. Jak silne? Analizując scenę, w której Qui-Gon Jinn przy pomocy miecza topi stalowe wrota, internauci wyliczyli, że zużywa on około 20 MW mocy. Tyle, co 14 tys. domów mieszkalnych. Bateria stosowana w mieczu musiałaby być nie z tej ziemi.

To jednak dopiero początek problemów. Promień lasera w (niezadymionym) powietrzu jest w zasadzie niewidzialny, nie produkowałby więc tak efektownego ostrza, chyba, że w rękojeści miecza jest ukryta niewielka, kompaktowa wytwornica dymu. Tylko dla efektu.

Jest to i tak mniejszy problem, w porównaniu z kolejnymi, jakie się pojawiają. Fotony, takie jak te emitowane przez lasery, mają w zwyczaju lecieć przed siebie dopóki nie napotkają jakiejś przeszkody. Jedi czy Sith wymachujący mieczem na powierzchni planety musieliby więc bardzo uważać, by nie pociąć na kawałki znajdujących się na jej orbicie niszczycieli.

Wreszcie - dochodzimy do może największej słabości laserowych mieczy. Walka dwóch uzbrojonych w nie przeciwników byłaby mniej więcej tak ekscytująca, jak wymachiwanie dwiema latarkami: fotony zazwyczaj zupełnie nie reagują na siebie, więc nie byłoby możliwości parowania przy pomocy miecza ciosów przeciwnika czy odbijania strzałów z karabinów szturmowców. Co prawda niedawny zdobywca Nobla w dziedzinie fizyki Artur Ashkin udowodnił, że w odpowiednich warunkach wiązkę laserową można wykorzystać jako pułapkę optyczną lub optyczną pęsetę do chwytania i przesuwania obiektów wielkości bakterii, ale takie rozwiązanie dość trudno wykorzystać w większej skali.

Choć... to akurat problem, na który mamy rozwiązanie. Choć niezbyt praktyczne. Dwóch znanych, medialnych fizyków - Neil deGrasse Tyson i Brian Cox wdali się kiedyś w twitterowy pojedynek o miecze świetlne. Tyson stał na stanowisku, że nie da się stworzyć miecza laserowego, który odbijałby ciosy. Cox wskazywał jednak, że w pewnych okolicznościach taki miecz może faktycznie działać.

Neil deGrasse Tyson mówi: "Możesz zrobić miecz świetlny, który może przecinać przedmioty, ale jeśli faktycznie jest zrobiony ze światła, po prostu przechodziłyby przez siebie". Wdał się w bójkę maniaków z innym fizykiem, Brianem Coxem, który powiedział, że miecz świetlny może rzeczywiście działać. "Jest proces, który badałem... nazywamy to rozpraszaniem gamma-gamma... mierzony proces w akceleratorach cząstek... więc przy bardzo wysokich energiach, bardzo wysokoenergetycznych zderzeniach, istnieje prawdopodobieństwo, że fotony będą się wzajemnie odbijać" pisał na Twitterze. Walka na takie miecze byłaby więc możliwa. Gorzej, że jej uczestnicy skończyliby z bardzo ciężką chorobą popromienną.

Jest jednak druga opcja. Zamiast światła lasera, możemy spróbować zbudować miecz na bazie świecącej plazmy. To jeden z czterech podstawowych stanów skupienia materii, składający się z naładowanych elektrycznie cząstek. W ciągu ostatnich dziesięcioleci naukowcy nauczyli się manipulować plazmą, której temperatura może dochodzić do dziesiątków tysięcy stopni Celsjusza. Stosują w tym celu ekstremalnie mocne elektromagnesy, które uginają strumień plazmy i mogą utrzymać ją w pożądanym miejscu. Ta technologia stoi u podstaw tokamaków - magnetycznych pułapek na plazmę, które stanowią podstawę eksperymentalnych reaktorów fuzyjnych.

Dysponując odpowiednio silnymi polami magnetycznymi można więc w zasadzie stworzyć w powietrzu smugę wysokoenergetycznej plazmy w kształcie miecza, pozbawioną widzialnego pojemnika. Podobnie, jak w przypadku laserów wymagałoby to jednak sprzętu, który dziś mieści się w sporym budynku, a nie w rękojeści broni. Taszczenie ze sobą reaktora atomowego na pojedynek wymagałoby od Jedi sporego samozaparcia.

Plazma ma także tendencję do szybkiego rozpraszania się. Jej cząsteczki zderzają się z neutralnymi cząsteczkami powietrza i szybko tracą energię. Dlatego stosowane już dziś dość powszechnie palniki plazmowe korzystają z zaledwie kilkucentymetrowych płomieni.

Kolejny problem plazmowych mieczy jest podobny do problemu z mieczami laserowymi: dwa strumienie plazmy przecinając się po prostu przeszłyby przez siebie na wylot. Plazmowy miecz musiałby mieć albo twardy, teleskopowy rdzeń, na przykład z superwytrzymałej ceramiki, czyli "elegancka" broń byłaby faktycznie podpalonym, ceramicznym kijem bejsbolowym.  Alternatywą jest precyzyjna kontrola pól magnetycznych tak, by stworzyć strumień plazmy o ekstremalnej gęstości - przypominającej gęstość stali. Musiałyby zapewne nie tylko uwięzić plazmę, ale i zebrać dodatkowy gaz z otaczającej atmosfery tak, by skoncentrować go do wystarczającej wielkości. Taki miecz nie działałby jednak w próżni. Najprostszym rozwiązaniem mogłoby być jednak takie skonfigurowanie samych pól siłowych ograniczających plazmę, by odbijały się nawzajem.

Słowem - plazma wygrywa. Ale jest jeszcze jeden haczyk. Jak już wspomnieliśmy, plazma może być naprawdę ekstremalnie gorąca - musiałaby taka być, żeby miecz świetlny robił to, co do niego należy: przecinał wszystko, od przeciwników po statki kosmiczne. Tyle, że rękojeści mieczy mają najwyżej kilkadziesiąt centymetrów. A to oznacza, że bez rękawic hutniczych wszyscy Jedi skończyliby jak Anakin Skywalker.