1. 引入

    在星球大战中，我们经常会看到炫酷的光剑。看到那些削铁如泥的神秘武器，不论大家心里如何感受，我反正早已心驰神往，而今天我就要给大家揭开这份隐秘背后的原理。

星球大战海报

    诚然这只是科幻电影的遐想，但科学界其实是可以真的把它实现出来的。那些五彩斑斓的剑，其实都是等离子体发出的光。对，你没看错，那就是神秘而高逼格的等离子体，但要把它局限在这有限的空间并发挥出巨大的威力，还是要用到物理中看似高深莫测的磁约束原理。

磁约束等离子体

    听我这么描述，大家是否有种不明觉厉的感觉，似乎你我之间，离拥有这把光剑只差读完我这篇赘述的距离啦。

    2.  什么是等离子态

    首当其冲的第一个问题，什么是等离子态？

那么我们要从离子说起。众所周知，物质是由分子和原子组成的，当然这不过都是一些名词，是我们通过电子显微镜下观测到的微观世界而已。而对于原子，是由带正电的原子核和周围绕其告诉旋转的电子组成，由于正负电荷数量相等，所以在宏观上，它不带电。但当有电子进入或者离开这个原子系统，那它自身有拥有的正负电荷将不再相等，而显现出电性来，这样的小系统，我们称之为离子。

原子模型

    对于一般的物质，我们常见它有气液固三种形态。而离子形态离我们生活最近的要数盐水里的氯离子和钠离子了。但这里的等离子体是类似气体的流动形态，但又不像气体主要由分子和原子组成。一言以蔽之，我们可以理解为一般的气体分子以及其中的气体原子，电子发生了脱落而形成了大量离子，又由于电子不会凭空消失，形成了多少正离子就有多少负电荷的电子与之相伴，只是此时的电子已经游离出来自立家门啦，这就是等离子体。

    那么为什么日常生活中，我们见到的大多数物质中的电子，要老老实实呆在原子核州周围，不去做一个自由自在的独行侠呢。问题答案显而易见，就好像问我为什么不买几间北京四合院的房子一样，它们能力不够嘛。那我们想造等离子的方式，就和让我去买房一样，给钱就行，而对原子，给他能量，让它去闯荡。

    那什么叫能量？最通俗的说法，就是热！理顺一下思路，我们就去加热气体分子，热到几千度以上，他们就自然而然变成了等离子体，当然不同物质所需的能量阈值是不同的，就像不同地方的房价不同一样。

    到此，我们就已说清楚，什么是等离子体，当然，它还有一个更霸气的别名，叫物质的第四态！

3.  发现的历史

这玩意要得到似乎很容易嘛，发发热不就可以了，似乎我们的光剑已经唾手可得啦。但历史的真相告诉我们，成年人的世界，哪有什么是轻而易举的呢。度娘告诉我的历程就有几十年，尊重原创，一个搞等离子体清洗机的公司整理了发现它的“辛”路历程：

1879年英国物理学家克鲁克斯（Crockes）研究了真空放电管中的放电过程之后，提出了物质第四态的存在。

1897年汤姆生（Thomson）发现了电子，从此对电有了科学的理解，并由此揭开了粒子物理学的序幕。

从1897年到1918年第一次世界大战结束等离子体地研究处于萌芽时期。

1918年到1930年等离子物理取得了一些最基本的成就，如法拉第（Faraday）观察到了气体辉光放电的过程。

1923年德拜（Debay）提出了屏蔽的概念，后人称之为德拜屏蔽。

1929年朗缪尔（Langmuir）和汤克斯（Tonks）第一次引入“Plasma”这个词来表示物质第四态，这个词的原意是希腊文“模塑”的意思。生物学中用来作“血浆”、“原生质”等意思，早年传到中国台湾开始译为“电浆”，后来被中国大陆译成“等离子体”。

1941年阿尔芬（Alfven）创造了磁流体力学理论，并发现了阿尔芬波，在天体物理和空间物理及受控核聚变研究中得到广泛应用，并为此在1970年获得诺贝尔奖金。

年西屋实验室（Westing house）的磁流体发电实验达到预期的功率水平。

70年代初期出于工业和科学上的需求，等离子体对材料表面的改性成为近年来的一个重要的领域，越来越被人们重视。随着等离子体进入工业应用，其再各个领域的优势逐渐地体现出来。相对比较成熟的等离子体技术包括：等离子体增强气相沉积（PECVD）、等离子体刻蚀、等离子体源离子注入、等离子体喷涂、等离子体熔覆等等。

当然从这一系列近百年的编年史中，我们看到它一路走来的不易，后世认定的标志性的时间是1929年正式提出的，但我们要知道，在此之前，已有几十年的探索历程了。

4.  自然界中的等离子

回首科学先贤，让我们望着厨房的火焰，投向崇敬的目光吧！等等，为什么我们要看着火缅怀历史呢？莫非是某种科学仪式？非也，因为火焰本身就是等离子体了，原来它离我们人类这么接近呀。不仅如此，还有更多呢！

等离子火拳

离子的世界是无光十色的。就说我们人人都见过的火焰，你也不可不谓它不漂亮。但若大家有机（jin）会（qian），可以去极地的上空看看，那里的极光壮丽非凡。不错，这自然给予我们的馈赠，它也是等离子体。

极光

    但像我这种凡（tu）人（bie），就只能从小小的火苗中看看心中披荆斩棘的光剑吗？非也！乘着夜色，抬头看看星空吧，那浩瀚的星空，点点闪烁，目力所及，几乎都是等离子体。什么星河系，织女星，星云密布的瀚海阑干，几乎都是，只是你脚下的大地不是。就算是大白天里，与我们朝朝相处的太阳，它也是等离子体。在我们所处的这个世界，这个宇宙，99.9%的物质都是等离子体。

星云

    5.  等离子态的应用

    人是一种很自私的生物，虽然不排除我们探索世界就是为了满足我们的好奇心，但好奇心不能当饭吃。研究等离子几十年，如果就为了拍照片的时候给心仪的小姐姐装装逼也太过奢侈，没有什么比金钱更有魅力。当然金钱的背后，承载的是人类的文明和世界的进步。

冷光灯

事实上，等离子体的应用已经相当丰富了，小到霓虹灯照亮你我的世界，大到核聚变下的等离子研究。几百度的火焰是等离子体，常温下的冷光灯里是等离子体，几千上万度的高温下是等离子体，等离子体自身分为冷热不同类型。甚至如前历史所述，我们还能拿它来做清洁，不可谓不申通广大。

核聚变

    等离子体物理，是近现代非常有发展潜力的物理分支，不说多大的，用好核聚变，人类的能量将取之不尽用之不竭，毕竟我们现在所用的能量，都是太阳核聚变下给我们的馈赠呀。看那花花绿绿的冷光灯，像不像我们最初所提能战尽银河的光剑。

    最后，望读者怀揣对这浮华世间的好奇，秉持穷理溯因的勇气，坚守内心的渴望与向往，报名新东方的英才物理吧！！（手动狗头）