科幻电影里的激光枪,为什么至今都没有出现?

玛丽.雪莱(Mary Shelley)所撰写的科幻小说《科学怪人》(Frankenstein),自1818年到今年恰好满201年,故事里描述,一位疯狂医生试着以科学的方式让死尸复活,制造出科学怪人法兰克斯坦。《科学怪人》为科幻小说打造了一个里程碑,开启了人类对未来科技的想像。

200年来,不同类型的科幻小说陆续出现,也有许多故事被拍成电影。导演与编剧在电影里努力将小说中的文字叙述实体化,各种尖端的科技产品透过他们丰富的想像力和巧手展现在屏幕前。

就拿近几十年来经典的科幻电影,及其著名的科技产品来举例:《星际大战》(Star War)里的激光枪、光剑、克隆人大军、人工智能机器人C-3PO和R2-D2;《星际迷航》(Star Trek)里的无线通话器、手持式显示器和人员无线传送;《回到未来》(Back to the Future)里的时空穿梭、飞行车、飞行滑板;《机器战警》(Robocop)里的头载式显示器、机械骨骼;《魔鬼终结者》(Terminator)里的无人攻击机、机器战士与液态金属;《关键报告》(Minority Report)里的虚拟实境、混合实境与无人驾驶车等,每一个都可以说是科幻电影的经典桥段。

这些电影多已发行超过10年,这些科技产品中哪些已经在我们真实的生活里实现?哪些正在发展中尚未普及?哪些又是理论上可行但实际上无法做到呢?

激光(laser)在现在生活中已有相当多应用,要了解激光,可以先从它的“全名”开始说起。Laser是“Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”的缩写,意思是“利用激发放射来增加光的强度”。一般的光源是自发放射,而激光光为激发放射,简单的说,激光光就是受激发产生同方向、同频率和同相位的光子,成为能量集中、放大的光束。

有别于一般光源的波各不相同而产生相互干扰的现象,激光光较一般光由于能量集中,能照得更远,能量更强的还可以用来切割物体。激光光击中物体时会产生一定的破坏力,可以用来当作武器吗?

传统的火箭或导弹,不但飞行的速度不够快,还必须含有火药与弹壳,精准的导向系统还需要价格昂贵的处理器、精密电路和导航系统等,发射后会随着爆炸损毁。因此这些武器的价格居高不下:一枚爱国者导弹(Patriot)的售价大约1300万人民币,一枚响尾蛇导弹(AIM-120)的售价大约200万元人民币,可以想像现代战争打的根本就是财力。虽然花很多钱,这些导弹的速度仍不够快,还是有被拦截的可能。相较之下,激光武器是以光速前进,光速每秒可以绕行地球赤道7圈半,也就是发射时就击中了,完全没有被拦截的可能,而且激光光发射系统使用的处理器、精密电路、导航系统等不会损毁,因此价格便宜多了。

可能有人要问,那为什么我们在科幻电影里看到激光枪这么多年了,它还没有成为军队里的标准武器呢?原因在于激光光的产生必须要很大的电源,高能量的固态激光或气体激光共振腔体积庞大,而体积小的半导体激光能量太低无法产生有效的破坏力。

美国军方已经发展出能够把多个小功率的半导体激光汇合后产生高功率的激光武器,应用在战舰或陆地上,发展中的第六代战机也将使用激光武器取代导弹。我们可以说科幻电影里的激光枪已经渐渐成真,但是由于电源的限制,要制作出手持式激光枪和绝地武士光剑目前还是不可能的事。