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不再是科幻 科学家验证了“光束牵引”是可行的!

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不再是科幻 科学家验证了“光束牵引”是可行的!

雪花又一年 2018-05-03 15:08:00 浏览401 评论0

摘要:  在《星球大战》,帝国利用牵引光束捕捉传奇飞船“千年隼”号。《星际迷航》(Star Trek) 中,“企业号”星舰使用牵引光束脱离困境。         美国纽约大学的物理学家近日验证了“光束牵引”(也叫“牵引光束”)不是科幻,而是可以制造出来的有用工具!         纽约大学说,该校的戴维·格里尔教授不仅是物理学家,还是科幻迷,他的研究团队在实验室内找到制造光束牵引的方法,因此距离像科幻中那样的实际应用已经不远。

 在《星球大战》,帝国利用牵引光束捕捉传奇飞船“千年隼”号。《星际迷航》(Star Trek) 中,“企业号”星舰使用牵引光束脱离困境。



        美国纽约大学的物理学家近日验证了“光束牵引”(也叫“牵引光束”)不是科幻,而是可以制造出来的有用工具!


        纽约大学说,该校的戴维·格里尔教授不仅是物理学家,还是科幻迷,他的研究团队在实验室内找到制造光束牵引的方法,因此距离像科幻中那样的实际应用已经不远。

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        格里尔教授在一个视频中说:“我们的研究组最近感觉有点光芒四射了,因为我们发明一种牵引光束。我们用这种叫法,缘于这种技术和《星际迷航》有关。科幻正在变成现实。”


        他解释,牵引光束实质是一种波,可以和水波相比。很多人都熟悉水波,都知道波浪可以推动物体。


        格里尔教授说:“如果来到海滩,水波会展现力量,将人推走。”

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可以拉动物体的激光束


        牵引光速正是利用这一作用力的原理,去推拉物体。格里尔教授表示,目前的牵引光束所能牵拉的物体很小,距离也非常短,仅仅为一毫米的1000分之一而已,但是这已经足够证实光具有牵引作用。


        光,通常在我们的眼中仅仅是亮的感觉,似乎没有重量,没有力量。实际上,光不是我们感觉那样简单。光是一种物质,也是一种波动,是非常复杂的。红光和绿光有微妙的差别;紫外线是肉眼看不见的光;无线电波也是一种光。


        爱因斯坦曾在一百年前认为光同时具有粒子和波动性两种性质(即“光的波粒二象性”)。当时物理学家们几乎都不理解,但1919年的光电效应试验证实了爱因斯坦是正确的,之后他“光的波粒二象性”理论被转化为电视机等各种产品。


        因此,牵引光速不是无法理解的东西,利用光所含的这种潜在运动能量既可以实现拉动物体。格里尔教授说:“现在我们还不能牵动一艘战舰,把它从太空中拖来。但是,一旦突破厘米,就会达到米,进而变成千米。这就是我们目前的研究方向。”

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科学家首选太空做为实际应用牵引光速的地方


        格里尔教授介绍,他们正在与美国航空航天局戈达德太空中心合作,开发长距离牵引光束,其有效作用范围可能达数公里之远。因为太空中没有空气微粒影响光束等因素,所以更容易达到长距离牵引物体如飞船的应用目标。


        格里尔教授称,他们即将做出展示,将可以利用光束捕捉、控制以及推拉物体,目前最远距离为1厘米。随着研究继续深入,他们认为可以利用光束将粒子推送到数米乃至数公里远的地方。尽管他们当前能够移动的物体依然很小,直径只有1毫米的玻璃珠或同体积的人体细胞,但这种技术可能被用于在轨道上采集样本。



        格里尔(David Grier)表示,开发长距离的牵引光束,这种光束的有效作用范围可能远达数公里之外。


        格里尔说:“这就像科幻小说变成了现实。很多人都很熟悉牵引光束的概念,它可能是波的结构。它不仅你可用于推送物体,还可以用于捕捉、控制甚至拉回物体。当我们首次在实验室中复制出牵引光束时,我们只能将移动物体非常小的距离。我们还无法发射整艘战斗巡洋舰,并将其拖上太空。但是当你完成移动1厘米、1米的目标后,下个阶段可能就是推送出数公里。在太空探索中,这是个巨大的进步。”


        格里尔与同事们1997年首次开发出名为全息光镍(Holographic Optical Tweezers)的技术,可以移动微小物体。但是随着研究不断取得进展,他们已经可以推拉和移动物体。但是移动物体大小受到激光波长及其功率限制。


        可是格里尔表示,即使现在他们只能移动微粒大小的物体,也有许多用处。举例来说,可被用于收集彗星尾部的尘埃颗粒、汽车和工业废气中的颗粒等。而在太空中没有空气阻力,为此很小的力就可以产生巨大作用,比如在安全距离外收集样本等。


        “我是《星际迷航》的粉丝。急不可耐地想对比一下,看看我们实验室所做的与科幻中的事情,及那些60年代所梦想的东西之间有什么差异。”格里尔说:“结果发现《星际迷航》所想的事情会在2200年、2300年实现。”


原文发布时间为:2017-12-11
本文作者:量子君
本文来源:量子科学,如需转载请联系原作者。

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