[科普中國]-影子也有重量嗎？

我們都聽過“如影隨形”“形影不離”，意思就是兩個人的關(guān)系像影子一樣親密。那么，像“尾巴”一樣跟隨我們的影子是不是也像動物的尾巴一樣具有重量呢？

想要回答這個問題，首先要了解影子是什么。影子是一種光學(xué)現(xiàn)象。光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，當(dāng)光遇到不透明的物體時，便會產(chǎn)生投影，也就是我們所說的影子。既然影子是一種現(xiàn)象，那么影子自然就沒有重量了。

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但是，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個有趣的事實，影子雖然沒有重量，可是當(dāng)影子投射在一個物體上時，會使這個物體的重量減輕，這是為什么呢？根據(jù)量子力學(xué)的理論，光能夠攜帶一定的動量和能量。在真空中，光的動量大小與能量大小成正比。當(dāng)光照到某個物體上時，這個物體會吸收或者反射光，這個過程使得光的動量發(fā)生改變，進而改變光的能量。因此，當(dāng)物體被光照射時，物體會受到光的力。我們將這種力稱為光壓?？梢哉f，我們在沐浴陽光的同時，也在承受陽光給我們的壓力，只不過這個壓力的大小可以忽略不計。

因此，關(guān)于被影子投射的物體重量減輕的問題，我們可以這樣理解：當(dāng)A物體上投射了B物體的影子時，說明本應(yīng)照在A物體上的光被B物體擋住了，而B物體為A物體承受了一部分來自光的重量，因此A物體的重量變輕了。但是，正如我們在一般條件下很難感受到光壓一樣，A物體減輕的重量也是微乎其微的。

不過，當(dāng)光壓集中在一個極小的空間時，這個力就不容我們忽視了。外科手術(shù)中使用的激光手術(shù)鉗，正是運用了這一原理。

我們在地球上受到的光壓微不足道，那么在太陽系中、在距離太陽更近的位置上受到的光壓是否會有所不同呢？我們能否將這種壓力轉(zhuǎn)變?yōu)樵谔蘸叫械膭恿δ兀?/p>

早在19世紀(jì)，作家凡爾納就曾在他的小說中描述了太陽帆這種設(shè)備。他認(rèn)為，光會對物體產(chǎn)生作用力，向物體撞擊并反彈出去，撞擊的過程就會產(chǎn)生能量，當(dāng)大量的光子作用物體并產(chǎn)生足夠大的能量時，就能推動太陽帆前進。

進入20世紀(jì)，科學(xué)家們開始了相關(guān)研究，太陽帆正式成為科學(xué)實踐的目標(biāo)。經(jīng)過科學(xué)家的不懈努力，太陽帆能夠利用太陽在特制薄膜上的反射光壓推動航天器前進，且在前進過程中無須消耗額外的化學(xué)燃料和工作介質(zhì)。質(zhì)量小、收展比大、成本低、功耗低、航程長……這些都是太陽帆的優(yōu)勢。中國科學(xué)院沈陽自動化研究所研制的“天帆一號”，在軌驗證了多項太陽帆的先進技術(shù)。

科學(xué)家們認(rèn)為，太陽帆很有希望成為在太陽系外遨游的航天器，其在小行星探測、太陽極地探測及空間碎片清除等方面均有廣闊的前景?；蛟S未來我們會看到，在浩瀚的宇宙中，一架乘光而行的探測器向著無垠的深邃堅定地前行。

本文由山東省威海市鳳林學(xué)校二級教師劉歡進行科學(xué)性把關(guān)。

新華網(wǎng)科普事業(yè)部

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