科學家發現光子新特性,或可實現人類飛行,還能穿越宇宙

宇宙 技術 彗星 地球 加利福尼亞 科學求知者 2019-04-06

“起初神創造天地。地是空虛混沌。淵面黑暗。神的靈運行在水面上。神說,要有光,於是便有了光。”

這是《聖經·創世紀》的開頭,講的是上帝創造世界的故事。在宇宙萬物都在虛空之中的時候,上帝首先創造了光。由此可見,在很久以前,人們就意識到光是多麼的重要。

到了現代,人類的科技不斷髮展,也越來越意識到光是多麼神奇的一種存在。

科學家發現光子新特性,或可實現人類飛行,還能穿越宇宙

光具有波粒二象性,也就是說,它既有波的屬性,也有粒子的特點。光的基本組成光子是一種粒子,卻沒有任何的質量。因此,光也成為了宇宙中最快的速度,任何物體都不可能超過光速。

而最近,科學家對於光的另一項發現,讓我們再一次對光刮目相看。科學家說:光能讓我們飛起來……

說起來,這是從一項上個世紀很先進的科學發現所衍生出來的黑科技。

早在牛頓時期,物理學家就認為光是由粒子構成。而粒子的移動,就會產生壓力,這就是所謂的光輻射壓。

想要理解得簡單一點,不妨看一看彗星:彗星之所以有一個長長的尾巴,就是因為太陽光將彗星的物質“推”到了另一邊。因此,彗星的尾巴永遠是背對著太陽的。

科學家發現光子新特性,或可實現人類飛行,還能穿越宇宙

如果我們掌握了這個技術,那對於科學的研究和發展,將會具有重大的意義。

1986年,美國物理學家亞瑟·阿斯金成功地利用激光實現了對微觀粒子的操縱,簡單說,就是利用光輻射壓“夾住”粒子,就像鑷子一樣,因此該技術被稱作“光學鑷子”。2018年的時候,他也因此獲得了諾貝爾獎。

如今,加州理工大學的一支研究團隊在此基礎上,提出了“光子懸浮與推進系統”的理論,讓光輻射壓在更廣闊的領域發揮作用。

從上文中大家能看出來,阿斯金創造了光學鑷子,操作的對象都是微觀粒子。而加州理工大學的研究,旨在擴大操縱範圍,小到細胞,大到航天器,都可以操縱。

這項新技術的核心,在於在目標物體上構建一個特定的納米尺度圖案。這個圖案非常特別,它能夠和光子發生作用。當它偏離軌道的時候,它的特殊圖案就會在與光子的作用下自行調整,回到原有的軌道上。

這個新技術,如果運用在航天領域,將是一項重大的突破。

科學家發現光子新特性,或可實現人類飛行,還能穿越宇宙

人工光合作用聯合中心的主任阿特沃特表示,針對不同的光源,需要設定不同的圖案。因此,這個光源不一定非要我們自己來發射,如果我們利用遙遠的太空深處的光源,那麼,這個航天器理論上不需要從地球上攜帶能量,就可以持續地飛行。

同時,利用這項技術的航天器,飛行速度也會大幅提升,遠遠超過現代的所有航天器。據介紹,如果這種航天器研發成功,那麼,距離我們4.2光年的比鄰星,只需要20年左右,就可以到達。換句話說,這差不多就是20%光速!

而且,這項技術不僅可以應用在航天領域,還可以應用在地球上。

2015年6月,有科學團隊發現,他們的石墨烯在特定的光的光輻射壓作用下,竟然克服了重力,懸浮在空中。

也就是說,不僅航天器,如果這項技術能夠實現,其他的物體也可以飛起來。

不過,這些研究目前都還處於初始階段,並沒有很成熟。但是,如今的科技日新月異,誰敢保證一個看似遙不可及的夢想,會在多麼短的時間內實現?

小編相信,這項技術成熟的時間不會太久,我們的科技很可能在比較短的時間內,就能完成重大的突破!

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