光也有压力！

风的本质是空气流动，从微观上讲，它是一团团有质量的空气气团的移动。当前方有障碍物时，这一团团空气便会迎头撞在上面。

在日常生活中，用一个玻璃球撞击另一个与它质量相近的静止玻璃球时，我们会发现，撞击后，运动的玻璃球速度会减慢甚至停下来，而静止的玻璃球会开始运动。

弹玻璃球（供图/史金阳）

我们将这一现象总结一下：当运动的物体甲撞击静止的物体乙后，物體甲的速度会降低，物体乙会从原来的静止状态开始运动。类似的现象还会发生在牛顿摆和冰壶运动中。

这其实是动量守恒定律的粗略表述。物体动量被定义为物体的质量与运动速度的乘积。动量守恒定律可以定性地表述为：当由一个或者多个物体组成的系统不受外界干扰时，组成系统的各个物体的动量之和总是保持不变的。

如上图所示，在牛顿摆运行过程中，最右侧的摆锤下落，撞击右2 摆锤，由于摆锤的质量相同，两个摆锤会交换速度，原本运动的摆锤静止，原本静止的摆锤会运动并撞击下一个摆锤。以此类推，逐个交换速度，直到最左侧的摆锤开始运动，并重复上述过程。

那么，这和最开始说到的风帆有什么联系呢？

回到刚开始的风帆问题上，当空气不断地吹到风帆表面时，这些气团会与风帆发生碰撞，将动量传递给风帆，从而推动帆船不断运动。既然无形的风可以吹动帆船，那无形的光呢？

17世纪，人们意识到光照可以产生压力，并将此作为彗星“小尾巴”总朝向远离太阳方向的原因之一。

从经典的电磁理论中，人们很早就获得了电磁波对界面压力的理论解，但是受限于当时的技术水平，一直没有完成验证实验。直到20世纪初，俄国物理学家列别捷夫完成了光压力的实验测量。

随后，爱因斯坦提出光量子的概念，即光其实也是一个个粒子，用以解释光电效应（在光的照射下，物体发射出电子的现象）的问题，人们对于光压有了更深的理解。

光是由一个个的光量子组成的，这些光量子具有动量。当光照在某个物体表面时，这些光量子不断地与物体表面发生碰撞，正如之前一团团空气与风帆发生碰撞能够推动帆船一样，光量子在与物体碰撞时，也在传递动量，并且对物体产生推力。

既然光与风有相同的动量传递过程，那么，可不可以竖起一道太阳帆，利用太阳光的压力推动物体运动呢？答案是肯定的！

2010年11月， 美国国家航空航天局（NASA） 在其发射的FASTASAT卫星上搭载了一个小型卫星——NanoSail-D。小型卫星上安装了由高反射率材料制作成的太阳帆。2011年1 月，NanoSail-D卫星在距离地球650千米的轨道上，展开了一张9 平方米的太阳帆。随后，阳光推动着太阳帆，使该卫星按预定计划实现了变轨。整个过程中没有采用传统的推进方式，这标志着人类成功设计并建造出了光压力驱动的航天器。

除此以外，在微观领域，我们也可以利用激光的高度方向性和高流强来推动细小物质，这极好地避免了物理机械对细小物质产生不可控的损伤。这种技术被称作光镊技术，多应用在微纳米尺度的生物、化学研究领域。

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（责任编辑 / 张丽静 美术编辑 / 周游）