如何创建力场？

力场在我们科幻小说的闪闪发光的世界中如此常见，以至于它们常常无法解释。大多数故事甚至没有触及这项技术背后的科学原理，也没有定义力场到底是什么。这个想法非常简单：它是由能量或粒子组成的薄屏障，可以阻挡固体物体（导弹、子弹、剑）和辐射。力场主要用作庇护所。它们出现在人和城市的上空，保护他们免受瞄准他们方向的危险激光或重型火炮的伤害。但我们可以想象这项技术塑造的全新景观。力场不仅可以应用于战争和太空旅行，而且可以用它们建造整个城市。

电视节目《星际之门：亚特兰蒂斯》中的城市处于保护力场之下。

物理学家加来道雄在他的《不可能的物理学》一书中提到了力场如何取代砖和钢等日常建筑材料。相反，高速公路、桥梁和城市可以毫不费力地实现。而且是在最奇怪的地方。由于力场可以作为与外界的屏障，因此可以在像深海这样不适宜居住的地方建造房屋。人们可以想象一座未来城市，周围环绕着奇异的海洋生物。除了海带森林迷人的宇宙绿光和虾和水螅沐浴在阳光明媚的咸水中的触手礁石之外，可能还有从地表带下来的人类生活奇观。我们的高楼大厦被这种薄而奇妙的材料包围，我们称之为力场。

毫不夸张地说，这项技术的发明将彻底改变我们的生活。但尽管力场的定义可能很简单，但它的概念却并不那么简单。

被力场包围的航天器可以帮助保护宇航员免受有害的宇宙辐射。以我们目前的技术，火星之旅可能会损害宇航员多达三分之一的 DNA。上图是《星际迷航》中保护船员免受辐射的防护罩。

宇宙的四种力——引力、电磁力、强核力和弱核力——似乎都不允许力场的存在。在任何情况下，其创建总是会遇到一些障碍。引力很弱，只作用于恒星、行星等巨大尺度，电磁力不能局限于狭小空间，很容易被中和，核力难以操纵，只作用于原子尺度。第五种尚未发现的力，在几英寸或几英尺的距离作用，可以产生力场，但目前还没有确凿的证据表明存在这样的第五种自然力。

所以我们转而转向物质状态。最常见的是固体、液体和气体。但这并不是宇宙中最常见的物质状态。尽管地球上的等离子体并不多，但等离子体是物质的第四种状态，也是宇宙中最常见的状态。宇宙中99%以上的物质都是由等离子体组成的。在这种状态下，电子已从原子中移除，这意味着等离子气体现在可以导电并且容易受到磁场的影响。这些磁场可以将等离子体塑造成科幻力场的薄平面。如果我们通过加热诸如氩之类的气体来产生等离子体，所产生的气体将发出奇妙的电蓝色（或在较低电压下发出空灵的紫色）。

太阳与闪电和其他恒星一样，都是由等离子体组成的。加热到高温和能量的等离子体片会蒸发与其接触的物体。它不仅可以阻止子弹和日常物质，而且我们已经有证据表明等离子体还可以阻止辐射。电离层从距地球表面约 40 英里处开始。这是地球大气层完全让位于太空真空之前的最后一块薄薄的碎片。这里的气体被太阳加热，变成等离子体。离子和自由电子在高层大气中随机移动，阻挡无线电波的穿透。无线电波是一种低能量辐射。如果未来的技术能够产生更致密的等离子体层，它们也许能够阻挡更高能量形式的辐射。例如伽马射线和宇宙射线，它们对宇航员的健康危害很大。当然，问题在于，阻挡高能辐射也需要阻挡可见光，这意味着从等离子体力场内部看到的将是无尽的、不祥的虚空。

NASA 图表显示了电磁波谱，从左侧的较低能量波到右侧的较高能量、更具破坏性的波。

等离子体本身不会给我们科幻小说梦想中的力场。Kaku 建议使用三种不同的技术。

第一个是高功率等离子体窗口，可以蒸发进入的物体并阻挡辐射。第二层由数以千计的激光束组成，排列成致密的晶格，因此任何没有被等离子屏汽化的物体都会在这个阶段被激光束汽化。最后一层是看不见但稳定的碳纳米管片，这种材料类似于石墨烯，只有一个原子厚，因此是透明的，但比钢更坚固。这三层的综合特性应该可以阻止大多数进入的物质和辐射，为城市提供强大的保护。或者勇敢的宇航员团队正在前往新家的途中。

真实力场的创建取决于各个技术领域的进步，包括过滤高能辐射的光致变色技术（这与太阳镜中使用的技术相同，当暴露在阳光下时颜色会变暗，有助于过滤 UVA 和 UVB 光）。光致变色技术将允许力场阻挡来自敌人的激光束——无论是另一个国家还是一群敌对的外星人来摧毁地球。

这项技术的发展估计需要几十年到几个世纪，这与我们对附近太阳系世界的探索相吻合。目前正在研究磁力场在未来航天器上的应用。然而，许多人认为它们不切实际。为了充分保护船舶免受最危险的辐射，需要至少重 9 吨的磁力场系统。考虑到将任何材料发射到太空的成本是多么昂贵，运输的重量很大。

当它们出现时，力场将成为一项变革性技术。它们拓展了我们科学的边界。它们不仅仅是在袭击时隐藏的圆顶，它们还为我们提供了在沙漠和冰冷的荒原中塑造梦幻生活的材料。他们的承诺是保护我们免受战争的破坏，并引导我们安全地穿过太空的破坏性等离子净化器。