加州理工学院科学家提出一种完全用光让物体飘浮的理论方法

比声钳还要更科幻的东西出现了！加州理工学院科学家提出一种完全用光让物体飘浮的理论方法，换句话说，以后太空船不需要燃料了，只要发射强大雷射束就能在太空中以相对论性速度来去自如。

引发这项新研究观点的契机是光钳（optical tweezers，也称光镊、光学镊子）——一种利用高度聚焦雷射束吸引或推开微小物体的科学仪器，这项技术已在生物学领域中大显身手，并且让物理学家 Arthur Ashkin 因此荣获 2018 年诺贝尔物理学奖；去年也有另一团队根据光钳相同原理，将技术转移到声学领域，开发出创新手术工具「声钳（acoustic tweezers）」。

不过光钳的最大缺点是只能在微观尺度上操纵物体，比如通常用来移动细胞或病毒颗粒，新研究第一作者、加州理工学院工程与应用科学系博士后研究员 Ognjen Ilic 对此形容，好比一台吹风机可以吹动一颗保丽龙球，但吹不动再大一点的乒乓球。

现在，加州理工学院团队提出了全新的「光子悬浮与推进系统」理论，基本上从微米级细胞到大型太空飞船都能操纵驾驭，新方法的祕诀是在物体表面上凿刻一些「特殊纹路」，这些纹路与光子相互作用后，使物体受到扰动时自行调整并产生回复力矩（restoring torque），以继续浮在光束上。

研究人员说，这代表物体不用依赖高度聚焦的光束也能保持稳定，甚至光源距离物体上千万公里远也能发挥作用。也因此，团队有一个很大胆的想法，就是将这种技术应用在新一代太空船推进系统。

虽然离梦想成真还有一段距离要走，理论也还没有在真实世界中测试过，但研究人员说，如果理论能够实现，那么我们就可在短短 20 年内把太空船送到离太阳系最近的恒星：比邻星（Proxima Centauri），全程仅使用光来推动加速太空船并使其达到相对论性速度，不需要燃料。比邻星距离我们约 4 光年，太空船若靠现有技术去到那边需要花上数万年时间。

这篇新论文发表在《Nature Photonics》期刊。