（文章來源：宇宙探索百科）
當光照射在物體上，也會對物體產(chǎn)生作用力，就像風吹動帆一樣。光對被照射物體單位面積上所施加的壓力叫光壓，也被稱為輻射壓強。根據(jù)量子理論，光具有“波粒二象性”，它既是一種電磁波，又是一種粒子，即光子。

光子沒有靜態(tài)質(zhì)量，但有動量。當光子撞擊到光滑的平面上時，可以像從墻上反彈回來的乒乓球一樣改變運動方向，并給撞擊物體以相應的作用力，形成光壓。在解釋彗尾的形成時，開普勒就已提出了光壓概念：當彗星靠近太陽時，彗星中的塵埃和氣體分子由于受到太陽輻射的光壓作用而產(chǎn)生了彗尾，彗尾永遠指向太陽的反方向。麥克斯韋依據(jù)經(jīng)典電磁理論首先指出了光壓的存在，并根據(jù)電磁理論解釋了光壓現(xiàn)象，算出了光壓的數(shù)值。

1899年，俄國物理學家列別捷夫用實驗測得了光壓，證實了麥克斯韋的預言。光壓的存在說明了電磁波具有動量，因而是電磁場物質(zhì)性的有力證明。愛因斯坦光子假設又進一步說明了光壓存在的合理性。

列別捷夫?qū)嶒炛兴脙x器的主要部分是一用細線懸掛起來的極輕懸體R，其上固定有小翼a及b，其中一個涂黑，另一個是光亮的。將懸體R置于真空容器G內(nèi)。借助透鏡及平面鏡系統(tǒng)將由弧光燈B發(fā)出的光線射向小翼中的一個。由于作用在小翼上的光壓力，使懸體R轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動的大小，可借助望遠鏡及固定在軸線上的小鏡觀察到。移動雙鏡能使光射在涂黑的小翼上。比較兩種情況下懸體轉(zhuǎn)動的大小，列別捷夫測得，涂黑表面所受的光壓力比反射表面所受的光壓力小一半，與理論完全符合。

借助薄片P1使光流的一部分射到溫差電池T上可以度量入射光能量的大小，因而可以對理論做出定量的驗證。人們除了在理論上對光壓進行研究之外，也在不斷探索研究用光壓推動的裝置。從儒勒·凡爾納到阿瑟·C·克拉克，科幻作家們不止一次幻想過運用太陽光的作用力來推動“太陽帆”，驅(qū)動飛船在星際間航行，尤其是科幻小說家阿瑟·克拉克，他在小說《太陽帆船》提出的“太陽帆”概念，深入人心。

在日常生活中，我們雖然可以強烈地感覺到光的熱量，卻無法感受到光微弱的力。其實，在炎炎的夏日下，人們也感覺不到任何陽光的壓力，因為1平方千米面積上的陽光壓力總共才9牛頓。單個光子所產(chǎn)生的推力更是極其微小，在地球到太陽的距離上，光在1平方米帆面上產(chǎn)生的推力只有0.9達因，還不到1只螞蟻的重量。但太空中運行的航天器處于失重狀態(tài)，又無空氣阻力，所以，即使是輕微的推力(太陽光的壓力)，也可以讓它加速前進。

科學家們設計的太陽帆飛船靠的就是它的光帆——非常輕而薄的聚酯薄膜。它們堅硬異常，表面上涂滿了反射物質(zhì)，使得光帆的反光性極佳。當太陽光照射到帆板上后，帆板將反射出光子，而光子也會對太陽帆飛船的光帆產(chǎn)生反作用力，推動飛船前行。因此，光帆的直徑越大，獲得的推力也越大，太陽帆飛船的速度也將越快。改變帆板與太陽的傾角，可以對飛船速度進行調(diào)整。因此，為了最大限度地從陽光中獲得加速度，太陽帆必須建得既大又輕，而且表面要十分光滑平整。由于來自太陽的光線提供了無窮盡的能源，攜有大型太陽帆的航天器最終可以以每小時24萬千米的速度前進。這個速度要比當今以火箭推進的最快航天器快4～6倍。

俄羅斯、日本先后做過幾次類似嘗試；美國也在研究太陽帆飛船，并為選擇太陽帆的制造材料做了大量測試。美國宇航局預計宇宙帆船在2010年成行，太陽帆飛船NanoSail-D將歷經(jīng)15年以上的航程，飛行37億千米直到太陽系邊緣，或是攜帶儀器探測遙遠的冥王星。也許在不遠的將來，人類將有可能借助太陽帆激游太空。

光壓風車裝置是一個由玻璃球體內(nèi)裝有黑、白亮色葉片組成的風車，黑色面即光吸收面，白色面即光反射面。當強光照射到這些玻璃裸殼內(nèi)的黑、白葉片上，由于光粒子對葉片產(chǎn)生的光壓差作用，將把光能轉(zhuǎn)換成機械能，推動葉片旋轉(zhuǎn)。打開產(chǎn)品頂部光源，強光照射在光壓風車群體上，風車葉片隨即轉(zhuǎn)動。由于風能與太陽能都是取之不盡用之不竭的清潔能源，推廣光壓風車因而有著特殊的意義。

在地球上，太陽光的作用力實在是微乎其微，沒有人能用陽光來移動一個物體。但是，在2008年11月27日的《自然》雜志上，一篇由美國耶魯大學中國學者發(fā)表的文章首次證實，在納米世界里，光可以驅(qū)動“機器”——由半導體做成的納米機械

在宏觀尺度上，光地力實在太微弱，沒有人能感覺到；但是，在納米尺度上，光具有相當可觀的力。在上述論文中，研究人員成功驅(qū)動了像集成電路上的三極管一樣大小的納米級光子集成電路。其實，此前光壓力已經(jīng)被物理學家和生物學家應用于一種叫“光鑷”的技術中，用來操控原子和微小的顆粒。最新研究卻是把光集成在一塊小小的芯片上，使它的強度增加了數(shù)百萬倍，從而用來操控納米半導體器件。

在耶魯大學的實驗室里，科學家們使用最先進的半導體制造技術，在硅芯片上鋪設出一條條光的線路，稱之為“光導”。當激光器發(fā)出的光被接入這樣的芯片，光就可以像電流在導線里一樣，沿著鋪好的“光導”線路“流”動。他們把一小段只有10微米長的光導懸空起來，如同一座納米橋梁，由于光壓，光會對引導它的導線產(chǎn)生作用力，讓它可以像吉他的弦般產(chǎn)生振動。當光的強度被調(diào)制到和光導的振動一致的頻率時，共振就會產(chǎn)生，繼而就會在透射的光中產(chǎn)生同樣頻率的一個共振峰，共振就會使光的振動幅度增大2000多倍。

這樣，光作用力的效果就被放大了，所以很容易被測量到。因為光的速度比電流要快得多，所以這種光產(chǎn)生的力有望能以幾十吉赫茲(GHz)的速度驅(qū)動納米機械。

此項研究成果首次證明了光的力量能被有效集合在極小區(qū)域內(nèi)，有望引領出新一代半導體芯片技術——用光來取代電。未來運用這種新技術，科學家和工程師們可以實現(xiàn)基于光學和量子原理的、高速高效的計算和通訊，即集成電路上的光通訊。與電信號相比，用光來傳載信息，速度會快得多，功耗又低很多。如果電腦的整個集成系統(tǒng)都能通過光來通訊，電腦的運行速度就可以比現(xiàn)在高10多倍。在這個講求速度的時代，光在集成芯片上的應用將會很大程度上提高我們工作和生活的效率。
（責任編輯：fqj）