당신이 이미 스타 워즈라면 팬, 당신은 이야기가 멀리 떨어진 은하에서 이루어 지므로 물리 법칙은 여전히 적용되어야한다는 것을 알고 있습니다. 다른 한편으로, 이것들은 분명히 소설의 작품이다. 그 법을 적용 할 때 어떤 점이 있습니까? 그렇습니다. 그렇게하는 것은 재미 있고 가치가 있습니다. 때로는 영화에 표시된 물리학이 자리를 잡고있는 동안 다른 경우에는 물리학 영역에서 새로운 발견이 필요합니다. 어느 쪽이든, 과학은 문제가 나타나는 특정 상황보다는 문제를 해결하는 데 필요한 비판적 사고 과정에 관한 것입니다. 풀리 리프팅 블록 대신 요다 포스 리프팅 암석을 고려할 수없는 이유는 없습니다!
그럼에도 불구하고 영화가 물리 주제를 설명하는 데 필요한 모든 답을 항상 제공하지는 않습니다. 광선 검은 정확히 무엇입니까? 플라즈마입니까 아니면 빛의 빔입니까? 영화 외부에서 상담하는 소스에 따라 그럴 수 있습니다. 여기에서 영화에 묘사 된 것은 확실히 사실로 간주되지만 다른 출처는 필요할 때 고려됩니다. 명확성을 위해 모든 계산이 완전히 상세하게 표시되는 것은 아닙니다. 직접 재현하려면 소개 물리학 책의 도움으로 그렇게 할 수 있습니다. 과학의 아름다움은 당신이 누구인지 어디에 있든 상관없이 다른 사람의 일의 결과를 재현 할 수 있어야한다는 것입니다.
광선 검
광선 검은 스타 워즈를 만드는 이유입니다 , 스타 워즈 . 표면적으로 그들은보기에 재미 있습니다. 또한 캐릭터가 경험하는 갈등과 정서적 격변을 느끼도록 도와줍니다. 제국에서 상징적 인“나는 당신의 아버지”순간이 무엇을 겪을 것인지 루크와 다스 베이더 사이의 선행 광경 결투가 없습니까? 그것들은 분명히 영화의 훌륭한 요소이지만 과학이 유지됩니까?
스타 워즈의 확장 된 우주 광선 검은 은하 주변의 위치에서 발견되는 Kyber Crystals ( Rogue One 의 Jedha 포함 ). 이 결정들은 실제로 어떤 기초가 있습니까? 그것을 제쳐두고, 모든 색상과 디자인은 실용적입니까?
광선 검은 보통 길이가 약 3 피트입니다. 3 피트 빔을 만드는 것이 얼마나 쉬운 지가 빛의 빔인지 플라즈마 빔인지에 달려 있습니다.
광주는 광자가 공중으로 돌리거나 중간에 멈추기가 매우 어렵 기 때문에 조명이 까다로워집니다. 아마도 3 피트 길이의 빔을 만드는 가장 쉬운 방법은 빛을 반사하기 위해 칼의 칼자루 맞은 편에 거울 일 것입니다. 이것은 분명히 제시된 디자인이 아닙니다. 꺼져있을 때 광선 검은 힐트보다 크지 않기 때문입니다. 광선 검을 켜는 소리는 마치 빛으로 가득 찬 컨테이너를 끄는 것처럼 거울이 바깥쪽으로 확장되는 소리 일 수 있지만 여전히 다른 문제가 있습니다.
예를 들어, 빔이 보이는 빛이라는 사실 (우리는 그것을 확실히 볼 수 있습니다!). 팔에 레이저 포인터를 비난 한 적이 있다면 피부를 썰지 않을 것임을 알고 있습니다. 가시 광선 레이저 포인터의 힘은 손상을 입을 수 있기 전에 약 천의 한 배로 올라 가야하며, 그 전원의 레이저에는 광범위한 냉각 시스템이 필요합니다. 또한, 우리가 빛의 빔을 아는 한, 아무리 강력하더라도 블래스터로 촬영 한 플라즈마 볼트를 편향시킬 수 없습니다. 마찬가지로, 빛의 빔은 혈장을 흡수 할 수 없었다.
빔이 플라즈마라고 생각하면 다른 문제가 있습니다. 잘 설계된 전자기장은 원칙적으로 약 3 피트 크기의 혈장을 함유 할 수 있습니다 (아마도 혈장을 매우 타원형 경로로 보내 실린더의 모양을 생성 함). 플라즈마는 또한 상처를 소작하고 금속을 녹일 정도로 뜨겁습니다 (영화에서 볼 수있는 광선 검의 측면 모두). 우리는 좋은 출발을 시작하지만 결투 플라즈마를 고려하면 문제가 발생합니다. 자유 플로팅 혈장이 다른 자유 플로팅 혈장과 충돌 할 것으로 예상하는 것은 ... 다른 수프와 충돌 할 것으로 기대합니다. 두 개의 플라즈마는 실제로 서로에게 끌리고 (하전 입자로 구성되어 있기 때문에) 하나가됩니다. 이것은 또한 블래스터 볼트를 편향시키는 것을 어렵게 만들지 만 힘의 번개를 어떻게 흡수 할 수 있는지 설명 할 수 있습니다.
.플라즈마의 색상은 온도에 따라 다릅니다. 그런 점에서, 적색 광선 검은 각각 동일한 재료로 만들어 졌다고 가정 할 때 녹색보다 낮은 에너지가 될 것입니다. 녹색 빛이 붉은 빛보다 더 많은 에너지를 가지고 있기 때문에 빛으로 만들어진 경우에도 마찬가지입니다. 빨간색 또는 녹색의 플라즈마를 생성하는 것은 매우 어려운 일입니다. 실험실과 별 모두에서 대부분의 플라즈마는 수소를 사용하여 주로 생성됩니다. 이것은 우리가 수소 기반 플라즈마의 색을 잘 알고 있음을 의미합니다. 하지만 코발트 플라즈마를 만들었다면 다른 색상으로 보입니까? 우리는 그 실험을해야 할 것입니다.
플라즈마는 뜨겁고 혈장에 가까이있는 것도 충분히 존재하는 한 뜨거울 것입니다. 플라즈마는 종종 수백만 도의 온도에 있기 때문에 손에 혈장 막대기를 들고 있으면 약간의 화상이 발생합니다. 태양은 9,300 만 마일 떨어져 있으며, 우리를 보호하기 위해 선 스크린을 착용해야합니다. 우리 손에 미니어처 스틱 모양의 태양을 잡고 적어도 SPF 10,000이 필요합니다.
광선 검이 어떻게 작동하는지에 대한 다른 설명이있을 수 있지만, 현실에 근거한 것은 아닙니다 (예 :Kyber Crystals의 마법 사용) 또는 단순한 가벼운 또는 혈장 이상과 관련된 놀라운 엔지니어링 업적
.블래스터
블래스터는 스타 워즈 에서 유비쿼터스입니다 . 은하계 제국과 반란군 제국은 그것들을 사용하고 드로이드는 그것들을 사용하며 밀수업자와 현상금 사냥꾼은 특히 그것들을 사용하는 경향이 있습니다. 어떤 사람들에게는 (즉, 제다이) 그들은“서투르거나 무작위”이지만 대부분 자산입니다. 특히 논란의 여지가있는 경우, 누군가가 앉은 동안 몇 피트 떨어진 곳에서 블래스터 샷을 피합니다. 이것은 에피소드 IV 의 "Han Shot First"장면입니다.; 원래 릴리스에서 한은 선제 적으로 바운티 사냥꾼을 쏘고 죽이기 때문에 한이 샷을 피할 필요가 없습니다. 나중에 릴리스에서 장면이 편집되어 Greedo가 싹을 쏘고 Han Dothges를 쏘고 촬영합니다. 샷이 그러한 근거리에서 피할 수 있다는 것을 알면 무기의 서투른 또는 임의의 특성을 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다.
일부 출처는 블래스터를 레이저 무기라고 부르며 일부는이를 플라즈마 무기라고합니다. 우리는 두 옵션을 모두 탐색 할 것입니다. 플라즈마 무기라면 블래스터는 Cloud City와 같은 곳에서 채굴 된 물질 인 Tibanna 가스를 압축합니다. 압축 된 후, 티바나 가스는 활력을주고 블래스터의 배럴에서 볼트 형태로 대상을 향해 발사됩니다. 이 시나리오에서 블래스터 볼트는 유한 모양, 종종 선으로 한정 된 배출 된 플라즈마 빔입니다. Tibanna가 가상의 물질이기 때문에 우리는 실제 재료를 볼 수 있습니다.
첫째, 우리는 온도 Tibanna 가스가 Tibanna 혈장이되는 것을 알아야합니다. 재료가 플라즈마로 변하는 온도는 상당히 일관성이 있기 때문에 Tibanna 가스가 혈장이되는 합리적인 온도는 화씨 360,000 도인 것으로 추정 할 수 있습니다. 그러한 가스가 당신의 몸에 닿는다면, 그것은 당신에게 열을 옮길 것입니다. 매우 높은 온도에서 대부분의 재료는 거의 동일한 비열 (열 에너지를 저장하는 능력)을 갖습니다. 우리는 360,000 도의 플라즈마 볼트가 충분한 혈장이 존재하면 신체의 모든 부분을 기화시킬 가능성이 높다고 말할 수 있습니다.
.블래스터가 플라즈마를 쏘는 데 문제가 있습니다. 혈장은 전자기장에서 힘을 경험할 수있는 전하 입자로 구성됩니다. 시간당 73 마일로 촬영 한 플라즈마 볼트 (스타 워즈에서 블래스터 볼트의 속도에 대한 괜찮은 추정치 )는 지구의 자기장보다 약 백만 배 약한 필드 만 필요합니다. 볼트가 오른쪽 또는 왼쪽으로 1.5 피트를 이동하게합니다 (대상이 33 피트 떨어진 경우). 이것은 블래스터가 무작위로 무작위이며 폭풍우 조종사가 끔찍한 목표를 가진 것처럼 보일 수 있습니다. 약간의 길 잃은 자기장은 예기치 않게 볼트의 경로를 변경할 수 있습니다. 사실, 폭풍우 트루퍼가 지구상에서 총을 발사한다면 볼트는 대상을 놓칠뿐만 아니라 총에 맞은 총에 맞을 정도로 꽉 조이는 원으로 이동할 것입니다.
.길 잃은 자기장이 플라즈마 볼트의 궤적에 얼마나 영향을 미치는지를 감안할 때, 아마도 블래스터는 원래 스크립트에 표시된 것처럼 실제로 레이저 건일 수 있습니다. 빛이 리디렉션하기가 더 어렵 기 때문에 레이저 건의 정확도가 훨씬 높습니다. 또한 볼트를 생산하려면 더 적은 에너지가 필요합니다. 레이저를 촬영할 때는 아마도 "촬영"할 때 해를 입히거나 기기 패널을 파괴하지 않는 것을 생각할 것입니다. 레이저 포인터가 가장 널리 퍼져 있으며 (대부분) 클래스 1 레이저이기 때문입니다. 레이저 무기는 클래스 4 레이저 일 가능성이 높습니다.이 레이저는 피부를 태우고 가연성을 불 태우고 시력 손상을 일으킬 수 있습니다.
.일반적으로, 클래스 4 레이저는 500 milliwatts의 전력을 초과하므로, 몇 초 동안 피부와 접촉하면 심한 화상이 발생한다는 것을 의미합니다. 더 높은 전력 레이저는 분명히 더 빨리 더 빨리 피해를 입을 것이지만, 이는 Leia가 엔도에 부딪 칠 때받는 피해와 일치합니다.
.아마도 이것이 레이저 빔이라는 생각에 대한 가장 좋은 주장은 모든 빛이 빛의 속도로 이동한다는 것입니다. 이 블래스터 볼트는 빛보다 훨씬 느리게 이동합니다. 그들은 빛이 여행하는 초당 186,000 마일 대신 초당 100 피트에 가까워집니다. 영화에서는 블래스터가 빨간색이고 사람이 맞을 때부터 1 ~ 2 초가 걸립니다. 만약 이것이 빛의 속도로 여행하는 실제 레이저라면, 지구에 서있는 동안 달에 누군가를 때리는 데 걸리는 시간입니다.
.이 설명 중 어느 것도 영화에서 볼 수있는 것과 일치하지 않습니다. 우리가 가장 가능성이 높기 위해 하나의 설명을 선택해야한다면, 그것은 플라즈마 설명입니다. 블래스터를 설계 한 엔지니어보다 블래스터가 빨간색 인 장면에는 마그네틱 필드가 없을 가능성이 높습니다.
alfrostaff
<스타 워즈 Electrostaff로 알려진 무기 직원을 제공합니다. Grievous 장군의 개인 경비원이 주로 사용하는 Enverostaff는 마지막 발 정도를 둘러싼 지속적인 전기가있는 6 피트 스틱으로 구성되어 있습니다. 우리는 그들이 Obi-Wan과 Anakin에 대한 적당한 효과로 사용되는 것을 본다. . 끝이 전기 된 직원을 갖는 것이 얼마나 어려울까요? 이와 같은 무기를 휘두르는 데 문제가 있습니까? 광선 검의 날을 멈출 수 있습니까? 충분히 열심히 던지면이 중 하나가 우주선의 창문을 깨뜨릴 수 있을까요?
약 1 피트의 거리에 걸쳐 지속적인 전기 방전을 만들려면 큰 전위가 필요합니다. 그 거리에서 스파크 만 생성하려면 공기를 이온화하기에 충분히 큰 전위차를 만들어야합니다. 지구상에서는 발 당 약 백만 볼트를 의미합니다. 그것은 많이 들리지만 그러한 무기의 디자인은 충분히 쉬울 것입니다. 각 끝이 가장자리에서 발에 한 발 주위의 금속 고리와 직원의 각 끝에 고전압 전극이 있다면, 내부 전원에 의해 지속적으로 충전 된 커패시터처럼 작용 한 다음 공기의 전기적 파괴를 통해 배출됩니다.
.그렇다면이 모든 것이 어떻게 작동합니까? 직원의 끝에는 매우 높은 전압으로 충전 된 두 개의 금속 링이 있습니다. 직원의 중심에 가까운 다른 반지가 접지되어 있습니다. 이것은 전하를 저장하도록 설계된 장치 인 커패시터라고하는 것을 생성합니다. 커패시터의 전하가 증가함에 따라 두 링 사이의 전기장은 비례 적으로 증가합니다. 결국, 고리 사이의 전기장은 전자를 원자에서 분리하고 공기를 고도로 전도성 혈장으로 간단히 바꿀 수있는 지점에 도달합니다. 일단 전하가 링 사이에 흐르도록 허용되면, 하나의 음전하가 다른 하나의 양전하를 취소하기 위해 움직이기 때문에) 완전히 배출됩니다. 그런 다음이 금속 고리를 다시 재충전하는 것은 전원에 달려 있습니다.
이 무기의 생성이 가능하지만 이것이 실용적이라는 의미는 아닙니다. Electrostaff의 문제점은 끝을 충전하고 있으며, 가장 편리한 장소는 금속 고리 (끝에서 한 발)입니다. 직원의 끝을 금속 표면에서 1 피트보다 적게두면 대신 배출 될 수 있습니다. Obi-Wan과 Magnaguards 중 하나 사이의 싸움을 시청하고 직원의 끝이 금속의 발 안에 얼마나 자주 있는지 확인하십시오. 일반적으로 무기의 끝을 몸에서 멀어지게하는 것이 일반적으로, 금속으로 만들어지고 무기가 회로를 튀길 때 특히 필수적입니다.
.이 스테이브 중 하나가 우주선의 창을 통해 광선 검을 멈출 수 있습니까? 짧은 대답은 아니요. 각각 열심히 던져지면. Lightsaber를 멈출 수는 있지만 영화에서 보여지는 방식은 아닙니다. 직원의 끝에 번개를 만들려면 큰 전기장이 있어야합니다. 플라즈마 (Lightsabers 섹션 참조)는 하전 입자의 수프이므로 직원의 전기장은 모든 충전 된 입자에 강한 힘을 가하고 광선 검의 빔을 분산시킬 수 있습니다 (격리 방패로 제자리에 고정되지 않은 경우). 창문을 부수기 위해, 가장 강한 유리는 약 1 기가파스칼의 압력 (다이아몬드를 형성하는 데 필요한 10 분의 1)으로 부러 질 것입니다. 이는 직원이 보이지 않는 손에 창문을 부수기 위해 약 2 백만 파운드의 힘을 가해 야한다는 것을 의미합니다. 끝이 청구되었다는 사실은 힘을 증가시키지 않기 때문에 기본적으로 우리는 일반 직원이 창문을 부수는지 궁금합니다. 대답은…
이온 대포
의 개통에서 제국은 가 되돌아갑니다 , 비밀 호트 기지는 제국에 의해 발견됩니다. 이어지는 대피에서 반란군은 이온 대포를 사용하여 대피 교통선을 덮습니다. 몇 번의 샷으로 스타 구축함을 무너 뜨릴 수 있습니다. 나중에, 밀레니엄 팔콘이 사망 대대에 의해 추구되면서 한과 회사는 Hoth 소행성 분야로 날아갑니다. 추격 중에 스타 구축함은 대포를 사용하여 소행성을 기화시켜 선박에 대한 손상을 최소화합니다. 한 번의 폭발로 소행성은 미세한 조각으로 날려집니다.
이온 대포의 파괴적인 힘은 한 번만 명시 적으로 표시됩니다. 이것은 제국의 시작 부분에 있습니다. 스타 구축함이 반란군 근처의 지상 이온 대포에서 몇 번의 폭발로 꺼낼 때. 폭발은 구조적 손상이 많지 않은 것처럼 보이지만 선박을 통해 충분한 전류를 보내 모든 컴퓨터를 튀기는 것처럼 보입니다. 이것은 매우 강한 전자기 펄스와 동일한 효과입니다. 이 강도의 폭발은 아마도 미국 가정이 1 년 안에 사용하는 것과 같은 에너지를 필요로 할 것입니다.
사용중인 무거운 무기의 두 번째 예는 스타 구축함이 소행성을 기화시킬 때입니다. 이것은 명시 적으로 이온 대포로 표시되지는 않지만, 하나만큼 강력합니다. 무언가를 증발 시키려면 녹는 지점까지 가열 된 다음 증발해야합니다. 이것이 얼마나 많은 에너지를 요구하는지 추정하려면 Hoth 분야에서 소행성의 정확한 크기와 메이크업을 알아야합니다. 태양계의 전형적인 소행성은 주로 철 또는 실리케이트 암석이므로 추정치에 해당 재료의 특성을 사용할 수 있습니다. 크기를 추정하기 위해 스타 구축함의 밑면과 충돌하는 소행성의 영향의 크기를 살펴볼 수 있습니다. 이 조각들을 모두 정리하면, 스타 구축함의 무거운 무기의 폭발은 약 10 줄, 또는 히로시마에 대한 원자 폭탄의 폭발로 방출되는 에너지의 약 10 배가 될 것이라고 말할 수 있습니다.
이 무기들에게 전력을 공급하기 위해서는 많은 양의 에너지가 필요하다는 것은 분명하지만,이를 달성하는 것은 불가능하지 않습니다. 그러나 이와 같은 고성능 무기를 발사 할 때 다른 우려가 있습니다. 예를 들어, 이온 빔은 개화로 알려진 과정을 겪을 수 있습니다. 빔의 모든 이온이 동일한 전하 (예 :전자 빔)를 갖는 경우 시간이 지남에 따라 서로 격퇴하여 빔이 대상에 도달 할 때 빔이 퍼지고 효과가 없게됩니다. 열 피는 또한 이온이 공기 중 입자로 들어갈 때 발생합니다. Hoth에 눈이 내리고 있다는 사실은 발생할 수있는 개화의 양만 증가 할 것입니다.
지상 이온 무기와 잠재적으로 스타 구축함에 장착 된 다른 우려가 있습니다. 자기장에서 이온 빔을 발사 할 때 (Hoth가 가질 필요가 없음) 이온은 운동 방향에 수직 인 힘을 경험하게됩니다. 이것은 입자가 원형 경로로 움직이게됩니다 (더 많은 블래스터 섹션 참조)
Hoth가 자기장을 가지고 있지 않더라도, 확실히 별 구축함은 자성장이있는 행성이나 별에 가까운 지역을 통해 날아갑니다.
이온 무기를 디자인한다면 디스크 모양이거나 구형의 디자인이 의미가 있습니다. 효과적인 무기가되기에 충분한 이온을 가열하기 위해, 이온이 가속되는 동안 이온을 원형 경로로 움직이는 것이 가장 쉽습니다. 일단 발사를 원한다면,이 경로에서 그들을 붙잡는 자기장을 끄고 무기는 직선으로 빔을 발사 할 수 있습니다. 이것은 이온 빔을 충분한 속도와 Hoth 기반 이온 대포의 구형 모양으로 가속하는 데 시간이 걸리기 때문에 샷 사이에 시간이 걸리는 이유를 설명 할 수 있습니다.
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Patrick Johnson
Patrick Johnson, Ph.D.의 Star Wars 물리학 Copyright © 2017 By Simon &Schuster, Inc.는 출판사의 허가와 함께 사용됩니다. 모든 권리 보유.
