科学家：光可以产生升力

伤我心太深

12月5日，自然光子学杂志网络版刊登了一项关于光的研究。在该研究中，光被用来制造能使飞机飞上天的动力。研究人员采用一合理设计，使用均匀的光束照射微小物体从而让它们像747客机一样离开地面飞了起来。

研究人员们早就了解光能推动物体的现象。太空旅行计划促成这一想法的实现，比如利用太阳辐射产生推动力。共同参与撰写此研究文章的纽约罗切斯特理工学院的Grover Swartzlander称：“人们早已经知道光可以推动物体。”

但是光的新特性比单纯的推力要高级：光能产生这种更复杂的作用力-提拉力，很显著的例子是一个方向的光通量可以使物体垂直移动。光膜能产生提拉力量，就像引擎推动飞机时弧形机翼产生使飞机起飞的力量一样。

光膜可能不会用到从肯尼迪国际机场飞往洛杉矶国际机场的飞机上。但是这些微小的装置部件确有可能会用来给微型机提供动力，运输微小粒子甚至能让太阳系旅行找到更好的控制方向的方法。

来自苏格兰格拉斯哥大学的物理学家Miles Padgett 说：“使用光产生提拉力量的想法很棒。”但是说到这种提拉力量如何利用，他说：“它可能很有用，也可能不是这样。时间会告诉我们。”

发现光可以产生提拉力是个意外，而且这只源于一个很简单的疑问。Swartzlander 说：“如果我们有翅膀形状的东西，并用光照穿过它，会发生什么事情？” 模型试验告诉研究人员，光线的非对称偏转可以产生稳定的提拉力，这令人惊奇。“因此，我们想最好做个试验，”Swartzlander 说，“因为这看上去太棒了。”

于是，研究人员制作了一个微小的像飞机机翼的飞行器。它的一端是平的，另一端是圆形的。将这些微型光膜器浸入水中，然后用130毫瓦特的光从底部照射它们，不出所料，它们开始上升。但是这些微型飞行器也开始向与照射光垂直的方向移动。这个研究小组发现，同样微小但却对称的飞行体没有这种提拉现象发生。

光学提拉力与机翼翼面产生的空气动力不同。飞机之所以能飞翔是因为机翼下方的气流缓慢，对机翼上方的快速流动的空气施加更多的压力。但是光膜的上升动力来自于光线照射穿过器体时产生的提拉力。这种透明的飞行器外形可以使动量光束弯曲从而产生提拉力。

研究小组还发现，这些光膜的上升角度大概是60度。Swartzlander says：“大多数空气动力装置起飞的角度很平缓；而这样的装置起飞时角度变化非常剧烈，非常惊人。” “你可以想象，如果你乘坐的飞机以60度仰角起飞你会怎样-胃都沉到脚底了吧。”

研究文章预测，这种飞行装置在上升飞行时不会失速。Padgett 说：“它的微妙之处在于它能自我稳定；当它稍有偏离，你以为糟了，它可能不工作了，但是光能让它再次回到正轨。”

Swartzlander 说他希望最终也能在空中测试这些光膜，并且使用形状不同和折射属性各异的材质的这种装置分别试验。此项研究中，研究人员使用的是红外线光，但其他光也和红外线光一样起作用。Swartzlander 说：“最好的事情是，只要有光就能让它产生提拉力。”