Re: [新聞] 用光讓物體漂浮移動的新理論方法出現

[kalen123 (歸來舊茶)]

※ 引述《wizardfizban (瘋法師)》之銘言：
: 用光讓物體漂浮移動的新理論方法出現，能在 20 年內讓太空船走出太陽系
: http://tinyurl.com/y3n56qpp
: 比聲鉗還要更科幻的東西出現了！加州理工學院科學家提出一種完全用光讓物體飄浮的理
: 論方法，換句話說，以後太空船不需要燃料了，只要發射強大雷射束就能在太空中以相對
: 論性速度來去自如。
: 引發這項新研究觀點的契機是光鉗（optical tweezers，也稱光鑷、光學鑷子）──一種
: 利用高度聚焦雷射束吸引或推開微小物體的科學儀器，這項技術已在生物學領域中大顯身
: 手，並且讓物理學家 Arthur Ashkin 因此榮獲 2018 年諾貝爾物理學獎；去年也有另一
: 團隊根據光鉗相同原理，將技術轉移到聲學領域，開發出創新手術工具「聲鉗（
: acoustic tweezers）」。
: 不過光鉗的最大缺點是只能在微觀尺度上操縱物體，比如通常用來移動細胞或病毒顆粒，
: 新研究第一作者、加州理工學院工程與應用科學系博士後研究員 Ognjen Ilic 對此形容
: ，好比一台吹風機可以吹動一顆保麗龍球，但吹不動再大一點的乒乓球。
: 現在，加州理工學院團隊提出了全新的「光子懸浮與推進系統」理論，基本上從微米級細
: 胞到大型太空飛船都能操縱駕馭，新方法的祕訣是在物體表面上鑿刻一些「特殊紋路」，
: 這些紋路與光子相互作用後，使物體受到擾動時自行調整並產生回復力矩（restoring
: torque），以繼續浮在光束上。
: 研究人員說，這代表物體不用依賴高度聚焦的光束也能保持穩定，甚至光源距離物體上千
: 萬公里遠也能發揮作用。也因此，團隊有一個很大膽的想法，就是將這種技術應用在新一
: 代太空船推進系統。
: 雖然離夢想成真還有一段距離要走，理論也還沒有在真實世界中測試過，但研究人員說，
: 如果理論能夠實現，那麼我們就可在短短 20 年內把太空船送到離太陽系最近的恆星：比
: 鄰星（Proxima Centauri），全程僅使用光來推動加速太空船並使其達到相對論性速度，
: 不需要燃料。比鄰星距離我們約 4 光年，太空船若靠現有技術去到那邊需要花上數萬年
: 時間。
: ====
: 別以為換個說法，我們就看不出來....
: 物體表面上鑿刻一些「特殊紋路」，這些紋路與光子相互作用後，使物體受到擾動時自行
: 調整並產生回復力矩（restoring torque），以繼續浮在光束上。
: 這明明就是陣法呀！！
: 還裝！？
: 美國那邊己經開始開發陣法了？
: 以為用「特殊紋路」就能掩飾嗎？

科普一下這篇的背景與特點

我們知道光若是以非垂直角度通過不同介質時會發生折射，
就像透過水杯看過去的事物形象會變形。

從另一個角度來說，
你也可以說在這過程中介質對光子作功，
使光改變方向。

但是，
既然介質有對光子作功，
那同時間光對介質是否有作功呢?

答案是有的。

實驗發現如果在平面上以雷射垂直照射透明玻璃珠中心，
當雷射橫移時，
玻璃珠也會跟著移動。

其原因是當雷射偏離玻璃珠中心，
光不再是垂直入射，
而是與珠子表面產生一個微小的差角，
於是..珠子與雷射彼此影響，
光被折射，
而珠子則受到一股往雷射偏離方向的力，
造成雷射跑到哪、珠子跟著跑的結果，
也就是文中所提的光鑷。

但是哪怕是用雷射減少散射的問題，
光折射所產生的力道仍然太弱了，
拉不住um以上的物體。

稿中的思路是:既然點的力量不夠，那就把它作成面!

在材料表面下手，
一但光的照射方向與材料表面之間產生角度差時，
由光反射所產生的力道會傾向將物體自行歸正，
使光始終與材料表面成垂直，
最終結果跟光鑷是類似的，
但理論上可以應用到更大的物體。


但是問題還是存在:

在不增強光源的前提下，
受光面積的增大，
也意味著要控制物體的質量增加，
質量增加意味著控制所需要的作功需求更高，
需要更高作功又意味著需要更大受光面積 (loop)。

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推 fr75        : 感謝科普 感覺就是用在太空很好用 也不用loop增加受
→ fr75        : 光面積 做工夠長時間就好了
→ LeonBolton  : 光的波粒大戰即將再次開打？
推 DH3020      : 接下來就要開發空間儲物技術了，乾坤袋準備來了
推 unrechiran  : 仙盟逍遙修士是你
推 iampeiyu    : 感謝道兄科普
推 greg90326   : 這樣被灰塵蓋住不就沒用了?
推 RIFF        : 道友莫忘陣法乃小技 修行終究修的是道心阿
推 zybaster    : 這不就是光帆/太陽帆嗎？