[科普中国]-《星球大战》中的光剑竟是神奇的物质第四态？

《星球大战》影片中，由人工特效合成的光剑无坚不摧。电影中的光剑由剑柄和剑身组成，其中光剑的剑身可不是普通的激光，那它是什么呢？这就涉及到了物质的状态，在“固态、液态、气态”三种状态之外，还有奇异的物质第四态，它就是等离子态。那么，等离子态究竟是什么呢？

什么是等离子态？

通常情况下，当我们把固态冰加热到一定程度，它就会变成液态的水；继续升高温度，液态的水会变成气态；如果温度继续不断升高，气体将会发生怎样的变化呢？科学家告诉我们，这时构成分子的原子发生分离，形成为独立的原子，我们称这种过程为气体中分子的离解。如果再进一步升高温度，原子中的电子就会从原子中剥离出来，分离为独立的带正电荷的原子核和带负电荷的电子，这个过程称为原子的电离。电离过程的发生，形成了等离子。当电离过程频繁发生，使电子和阳离子的浓度达到一定的数值时，物质的状态也就发生了根本的变化，它的性质也变得与气体完全不同。为区别于固体、液体和气体这三种状态，我们称物质的这种状态为物质的第四态，又称等离子态。

等离子态有哪些特点？

等离子态下的物质具有类似于气态的性质，比如良好的流动性和扩散性。但是，由于等离子体的基本组成粒子是离子和电子，因此，它也具有许多区别于气态的性质，比如良好的导电性、导热性。特别是等离子体因为具有磁场和电场，移动便不固定了，随着环境的改变等离子体也会发生变化。

等离子体的“双重人格”——“冷”和“热”

《星球大战》中人物使用的光剑武器的剑身便是受磁约束的等离子体。电影中的光剑只有在使用的时候才会消耗能量，堪称霸道的“热”兵器；在没有使用时不会释放能量，因此平时又是一把“冷”剑。空间中的等离子体确实也有“冷”和“热”之分。等离子体是由离子和电子组成，二者的速度就决定了等离子体的温度，所以便有了高温等离子体和低温等离子体。太阳就是高温等离子体，低温等离子体在常温下就能存在。

等离子体离我们遥远吗？

其实，等离子体就在我们身边，日常生活中有很多等离子态的物质。比如：在日光灯和霓虹灯的灯管里，在炫目的白炽电弧里，都能寻得其真身。此外，在地球周围的电离层、极光和流星的尾巴里，也能找到奇异的等离子体。

等离子体有什么用处？

等离子体技术在机械加工、表面处理等工艺上应用广泛，是新兴的并且前途光明的工业技术。其中，低温等离子体更是用处多多，比如：低温等离子体诱变育种技术、低温等离子体灭菌消毒技术；在处理印染废水、医疗废水等方面，显示出较好的应用前景；在降解抗生素方面，低温等离子体也有良好效果。总之，它的用途非常广泛。

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