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奇怪,阳光怎么会有压力
在水中游泳,你会感觉呼吸不那么通畅,因为水有水压,水的压力挤压肺部.站在风口处,你会感到走路更费力,空气流动形成风,说明空气是有气压的.科学家发现,当阳光照射在物体上时,也会对物体产生作用力,这种力就源于“光压”.
你当然会有疑问,阳光怎么会对物体有压力呢?光线是由许多小微粒向前运动形成的,这些小微粒叫光子.光子汇聚在一起,以光线的形态向前冲,就会像水流、气流一样给物体带来压力.只是这种压力太小,人体根本感觉不出来.
天文学家开普勒在观测慧星时,看到所有彗星的长尾巴都指向太阳的反方向,似乎是从太阳上有风吹起了慧星的尾巴.开普勒认为是阳光的冲击力对慧星的尾巴施加了力量,这是科学家第一次感知到“光压”的存在.
狂想,利用“光压”能做啥
科幻作家这样狂想过：有一艘太空飞船,不需要传统动力设备,只需要插上一面很大的“太阳帆”,只要阳光能照射到的地方,飞船便能到达.“太阳帆飞船”
想得很美,靠谱吗?虽然1平方米太阳帆面上产生的推力还不到1只蚂蚁的重力,但是如果太阳帆面做到足够大,小蚂蚁的力量一定能聚积成大象的力量.
其实,飞船在太空中运行处于失重状态,又无空气阻力,并不需要太大的动力.当太阳帆的直径达到500米时,只要表面光滑平整,它接受到的“光动力”就可供飞船以每小时24万千米的速度向远离太阳的方向飞行,这个速度是火箭的6倍.经过15年的航程,乘坐这样的飞船就能飞行到太阳系边缘,继而进入另一个恒星系,利用另一个恒星的“光动力”继续飞行.
如果阳光照进微观世界,阳光的压力值将变得非常强大.科学家用纳米材料做成了许多“微机器”,光动力对于这些纳米级的机器来说是巨大的.比如科学家正打算用光子来取代电子,让“光压”代替电压驱动计算机运行,制造“光子计算机”.如果说“光子计算机”拥有骏马一般的速度,那么目前的电子计算机只能算龟速了.
骄傲,中国新材料飞向太空
很多国家都在研发太阳帆飞船,我国南开大学也有一群科学家致力于此.他们寻找到了一种可以制造太阳帆的石墨烯材料,石墨烯材料可以将微弱的光压放大1000倍以上,这一研究成果在国际上反响很大.以前太阳帆飞船试制的失败并不是光压原理的失败,而是材料应用的失败.
我们到南开大学实验室去看一看吧：研究人员将一份重为4毫克的形似海绵的圆饼状三维石墨烯材料放置到真空管中,在光源的推动下,“海绵”瞬间发生了水平或竖直方向的位移,最大移动距离可达40厘米.
也许在不久的将来,能放大光动力的石墨烯可以改变许多日常设备的动力源,让光动力走进寻常百姓家.
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