Секреты светового меча: почему это не просто лазер

При упоминании «Звездных войн» в первую очередь вспоминаются световые мечи. С кинематографической точки зрения, что может быть эффектнее футуристического клинка, позволяющего создавать захватывающие фехтовальные поединки, напоминающие приключения времен Эррола Флинна? Это гораздо зрелищнее, чем наблюдать, как штурмовики стреляют из бластеров по стенам и потолкам, но только не по своим целям.

Световые мечи представлены в космической радуге оттенков – синий или зеленый для положительных героев, красный для злодеев – и разнообразных форм. Существует даже двухклинковая версия, показанная в «Скрытой угрозе». Многие поклонники саги считают битву в этом фильме, известную как «Дуэль судеб», одной из лучших в каноне, во многом благодаря мастерству и устрашающему образу актёра Рэя Парка, исполнившего роль Дарта Мола.

Что такое световой меч на самом деле?

Конечно, световые мечи не существуют в реальности, поэтому никто точно не знает, как они работают. Даже персонажи фильмов, похоже, не до конца понимают их устройство. В «Скрытой угрозе» юный Энакин Скайуокер называет его «лазерным мечом». Примечательно, что Мандалорец (Дин Джарин) и Люк Скайуокер также упоминают его как «лазерный меч», хотя в случае Люка это, предположительно, было сказано саркастически.

Тем не менее, такое определение неверно: световой меч не может быть лазером. Во-первых, лазерные лучи невидимы сбоку; наблюдатель не увидел бы ничего, если бы дуэли не проводились в помещении с дым-машинами для рассеивания лучей. Во-вторых, лазерные лучи простираются бесконечно, у них нет видимого конца. В-третьих, лазерные лучи не могут сталкиваться, как мечи, – они просто прошли бы друг сквозь друга при попытке парировать удар.

Что же тогда представляет собой клинок? Возможности значительно сужаются, если задаться вопросом, обладает ли клинок массой. Если это некий вид света (как можно было бы подумать, исходя из названия «световой меч»), то ответ отрицательный – свет, или электромагнитное излучение, не имеет массы. Если же будет установлено, что клинок обладает массой, то это не свет.

На этот вопрос можно ответить, проанализировав, как световые мечи движутся при взмахе. Другими словами, пришло время обратиться к физике.

Масса и движение: основы физики

Не следует путать массу и вес. Масса – это мера количества «вещества» (протонов, нейтронов и электронов) в объекте, тогда как вес – это величина гравитационной силы, действующей на объект. В данном случае необходимо определить, какое влияние масса светового меча оказала бы на его движение. Начнем с чего-то более простого.

Представим не световой меч, а «световой шар» из того же жужжащего вещества. Поскольку он симметричен, его движение можно описать, не беспокоясь о вращении. Для перемещения этого шара вперед и назад используется второй закон Ньютона. Он гласит, что ускорение (a) объекта зависит от его массы (m) и приложенной к нему силы (F).

Если шар находится в состоянии покоя, и его пнуть, он ускорится – его скорость увеличится от нуля до некоторого положительного значения. Из уравнения следует, что чем массивнее шар, тем сильнее его нужно ударить, чтобы достичь определенного ускорения. Это простой случай линейного движения. Однако нас интересует...

Угловое движение: вращение и инерция

Второй закон Ньютона весьма полезен для перемещения светового меча вперед и назад. Но если предстоит схватка с лордом ситхов, оружие придется вращать. Здесь вступает в силу вращательное движение, также называемое угловым движением. Это похоже на движение дворника лобового стекла вокруг точки опоры. Для его описания требуется несколько иная модель.

Вновь начнем с простого примера: представьте, что световой меч держится горизонтально, и его нужно повернуть в вертикальное положение. Для вращения оружия необходимо придать ему угловое ускорение (α). Это аналогично обычному ускорению (a), но относится к вращательному движению.

Существует аналог второго закона Ньютона для вращений. Присутствует «вращательная сила», называемая крутящим моментом (τ), и «вращательная масса», называемая моментом инерции (I):

• Момент инерции (I) – это свойство объекта, которое «сопротивляется» изменениям вращательного движения, и оно зависит не только от массы объекта, но и от расположения этой массы.

Для лучшего понимания можно провести простой эксперимент с обычной палкой. Сначала возьмите палку за один конец (как световой меч) и быстро вращайте ее запястьем вперед и назад. Затем возьмите палку за центр и снова вращайте ее вперед и назад. Даже используя трубу ПВХ для демонстрации, наблюдается следующий эффект:

Это та же самая палка, ее длина и масса не изменились. Единственное различие – точка вращения. Держа ее за центр, вращать значительно легче. Когда палка держится за конец, часть ее массы находится гораздо дальше от точки вращения. Таким образом, хотя масса не изменилась, момент инерции изменился.

Как это связано со световыми мечами? Если клинок светового меча обладает массой, это также увеличит момент инерции. Это было бы похоже на удержание палки за конец (или на взмахивание настоящим мечом). Он будет вращаться медленнее и требовать больше усилий для манипуляций.

Теперь рассмотрим битвы на световых мечах в «Звездных войнах». Да, иногда движения очень быстрые, но по внешнему виду они действительно напоминают удары мечами. Видно, что герои вкладывают в них значительные усилия. Одно это указывает на то, что клинки световых мечей обладают массой. В противном случае они двигались бы по-другому.

Дополнительные доказательства: центр масс

Но есть и другие доказательства. Вспомним кульминационную битву между Люком и Дартом Вейдером в «Возвращении джедая». В один момент Вейдер бросает свой световой меч в Люка. Как только световой меч покидает руку Дарта Вейдера, он начинает вращаться вокруг своего центра масс.

Если клинок не имеет массы, световой меч будет вращаться вокруг центра рукояти. Если же клинок обладает некоторой массой, точка вращения сместится вверх, в область клинка. Точка на иллюстрации ниже (в оригинале) показывает центр масс в каждом случае.

Это вызовет совершенно иное вращение. Внимательно просмотрев эту сцену, становится очевидным, что центр масс расположен скорее как во втором случае, что означает, что клинок обладает массой. Таким образом, можно заключить, что световой меч не использует свет в своей боевой части.

Конечно, с точки зрения кинопроизводства, он движется таким образом, потому что является кинореквизитом с настоящей палкой вместо клинка, на которую впоследствии накладывались светящиеся спецэффекты. Однако все это логически сходится. Если бы клинок светового меча не имел массы, дуэль выглядела бы как два человека, размахивающие лазерными указками. Клинки двигались бы настолько быстро, что это не было бы зрелищно.

Так что же именно создает светящуюся часть клинка? Возможно, существует внутренний механизм, который выдвигается из рукояти и излучает некое плазменное поле. Точный механизм остаётся предметом дискуссий. Но именно неизвестность всех ответов делает научную фантастику такой захватывающей.