史峰

奇怪，陽光怎么會有壓力

天氣熱，到游泳池里戲水取涼，你會感覺有些“呼吸困難”的。因為水有“水壓”，水的壓力擠壓肺部，會讓人感覺呼吸有些困難。

站在風口，人會被吹個趔趄，這是為什么？道理很簡單嘛，空氣流動形成風，風吹動你，說明空氣是有“氣壓”的。

一束陽光照射到你身上，沒感覺它對你有“沖擊力”吧。你沒感到陽光的“沖擊力”，但是陽光的“光壓”仍舊是存在的?？茖W家發(fā)現，當陽光照射在物體上時，就會對物體產生作用力，這種力就源于“光壓”。

你當然會有疑問，陽光咋會對物體有“壓力”嘛。這個問題也好理解，光線是由許多小微粒向前運動形成的，這些小微粒叫光子。光子具有“物質性質”，它們匯聚在一起，以“光線”的方式“向前沖”，就會像“水流”“氣流”一樣給物體帶來壓力。只是這種壓力太小，人體根本感覺不出來。

我們雖然感覺不到光的壓力的存在，但是把“輕若鴻毛”的薄片放到真空管里，然后用陽光照射它，它就會被陽光的“沖擊力”推動著“向前跑”——看來，陽光的壓力可以變成物體前進的動力呀。

最早，天文學家開普勒在觀測慧星時，看到所有彗星的“長尾巴”，都指向太陽的反方向，似乎是太陽上有“風”吹起了慧星的尾巴。開普勒“理智”地認為，太陽是沒有“風”的，應該是陽光的“沖擊力”對慧星的尾巴施加了力量，這是科學家第一次憑觀察感知到了“光壓”的存在。

狂想，利用“光壓”能做啥

光的“壓力”，可以變成“動力”，使用“光動力”能實現哪些科學幻想呢？

科幻作家這樣狂想過：做一艘太空飛船，飛船上不需要傳統(tǒng)動力設備，只需要“插上”一面很大的“太陽帆”，讓陽光壓力推動“太陽帆”，帶著飛船向前跑，只要陽光能照射到的地方，“太陽帆飛船”便能到達?！疤柗w船”想得很美，靠譜嗎？當然靠譜。雖然1平方米太陽帆面上產生的推力還不到1只螞蟻的重量，但是如果太陽帆面做到“足夠大”，“小螞蟻”的力量一定能聚積成“大象”的能量。再說飛船在太空中運行處于失重狀態(tài)，又無空氣阻力，并不需要太大的動力。研究表明，太陽帆的直徑達到500米時，只要表面光滑平整，它接受到的“光動力”可供太空飛船以每小時24萬千米的速度向遠離太陽的方向飛行，這個速度是火箭的6倍。經過15年的航程，乘坐這樣的飛船就能飛行到太陽系邊緣，繼而進入另一個恒星系，利用另一個恒星的“光動力”，繼續(xù)飛行。

“光壓發(fā)電機”也被人們“狂想”出來了。如果把“光壓風車”也做到足夠大，陽光一照，它就“呼呼”地轉動起來，光能就轉換成了動能，將“光壓風車”連接到發(fā)電機上，新一代的“太陽能發(fā)電裝置”就產生了。依靠“光壓發(fā)電機”，我們將獲得取之不盡、用之不竭的清潔能源，“火電站”“水電站”“核電站”將成為在“光壓風車發(fā)電站”面前灰頭土臉的家伙，“光壓發(fā)電”是真正意義上的綠色供電方式。

“光動力”對于“宏觀世界”大物件來說微乎其微，我們很難用陽光來驅動一個生活物體。如果陽光照進“微觀世界”，陽光的“壓力值”將變得非常強大?？茖W家用納米材料做成了許多“微機器”，“光動力”對于這些納米機器來說是很強大的，所以說用光驅動“小機器”運轉“微觀世界”有著廣闊的應用前景。比如科學家正在用“光子”來取代“電子”，讓“光壓”代替“電壓”驅動計算機運行，制造“光子計算機”?！肮庾佑嬎銠C”將擁有駿馬的速度，眼下“電子計算機”有些“龜速”呀。

物理學家弗里德曼畢生致力于“光帆飛船”研制，早在1976年他就向美國宇航局提出利用一個64萬平方米的太陽巨帆航向哈雷彗星進行探測的思路，美國宇航局認為太過“離譜”而沒有采納。他后來離開美國宇航局，組建了自己的“行星協會”，聯絡更多的科學家致力于太陽帆飛船的研制，終于在2001年制造出第一面太陽帆“宇宙一號”，結果這面太陽帆在地面試驗過程中短路燒毀。2001年7月又一架“宇宙一號”發(fā)射失敗，后來又是多次失敗。失敗并沒有讓弗里德曼放棄，他堅信“太陽帆飛船”定會成功……

驕傲，中國光壓技術推出新成果

美國、俄羅斯、日本都在研發(fā)太陽帆飛船方面有“大動作”，雖然這些“大動物”屢次失敗，但這并不影響科學家一定要“研發(fā)成功”的信心。正是基于這樣的信心，不斷有科學家加入到研發(fā)太陽帆飛船的隊伍中來。中國南開大學就有一群科學家也致力于太陽帆飛船的研究工作。

最近，南開大學的科學家尋找到了一種可以制造“太陽帆”的石墨烯材料，這種材料可經各種光源驅動飛行，其技術創(chuàng)新的關鍵點是：石墨烯材料可以將微弱的“光壓”放大1 000倍以上，達到“陽光你把我輕輕一推，我就能以千倍動力啟動自身”的效果。能將“光動力”放大的石墨烯材料，立即成為“太陽帆飛船”研發(fā)界的“明星”，因為以前太陽帆飛船試制的失敗并不是“光壓原理”的失敗，而是“材料應用”的失敗。以前，科學家都是用“鋁膜”“聚乙烯”等材料“造帆”的，這些材料都不是制造“太陽帆”的最佳材料。中國科學家發(fā)現的石墨烯材料，才是制造“太陽帆”的對路產品。

我們不妨到南開大學實驗室看看這種石墨烯材料的光壓飛行實驗：研究人員將一個重為4毫克的形似“海綿”的圓餅狀三維石墨烯材料放置到真空管中，然后在光源“推動”下，“海綿”瞬間發(fā)生了水平或豎直方向的位移，最大移動距離可達40厘米。這“輕輕一照便會大動”的實驗結果，真是令人興奮。

別小看這個實驗結果，這是科學家第一次用“光動力”來推動一個宏觀物體。這話什么意思？意思是：用中國的石墨烯材料制造的太陽帆飛船，可以從地球上直接發(fā)射到太空中。這種石墨烯不但可以制造“太陽帆飛船”，還可以用在現實生活中研發(fā)“太陽帆飛機”“太陽帆汽車”。 能放大“光動力”的石墨烯可以改變許多日常用器的“動力源”，讓“光動力”走進尋常百姓家。到時候，家庭轎車就不需要加油嘍，因為它是一輛“光動力汽車”，用光一照，它就可以帶你周游世界了。

中國石墨烯解決了“光動力產品”制造的材料問題，讓“光壓飛行”的真正實現有了真實有效的材料基礎，在這個基礎之上，“光壓原理”才能真正給我們的生活提供真實可靠的“光壓飛行”制品?？磥恚袊鈮杭夹g正欲“領飛”世界呀。