实现与科幻作品所描述相同的简单情形
2013年01月29日 来源： 中国科技网 作者： 张梦然
中国科技网讯 在“光镊”已于医学领域大行其道的今天，真正的“牵引光束”却还是纸上谈兵吗？据英国《每日邮报》和《物理世界》杂志在线版1月26日消息称，英国圣安德鲁斯大学团队与捷克科学仪器研究所（ISI）经过多年的努力，首次实现在微观层面上真实牵引目标物体——聚苯乙烯颗粒向光束源移动，建造了与科幻作品所描述相同的简易版“牵引光束”。但在能吸引一艘飞船之前，该成果将首先应用于医学领域。相关研究发表在《自然—光子学》杂志上。
“牵引光束”这一名词来自科幻作品。在人们的构思中，该装置能够突破引力范畴，将物体牵引到自己身边，看上去就似“隔空取物”。其出现的经典场面，如《星际迷航》系列中利用光束将星舰吸引到安全地带，及《星球大战》中千年隼号飞船被牵引光束拉进死星的情景。这种可怕的力量被认为是一束高密度的引力子流，能产生高强度的引力波和引力场，将目标物体吸引过来。
不过，一直屡有报道的“牵引光束”，其实多是建立在光辐射压原理上利用光去移动物体，实际应用已并不新鲜，目前强大的“光镊”正被广泛地应用于操作细胞甚至是纳米水平的物质。但其“把持”住目标物体的关键仍是利用激光的焦点，想要移动物体，首先要移动焦点。
但根据真正“牵引光束”的理论，光束可以使目标物体向光源方向移动而不需调整焦点。在现有技术层面，这一领域的探索可谓进展缓慢，因为创建“牵引光束”要面临的挑战相当直观：当光流碰到物体时，固体物质会带走光子流，这是绝大多数光场中都会发生的情况。
在过去3年左右时间里，科学家证明了在一定参数下以上情况会反转。由此才没有放弃追逐科幻作品中描述的真正“牵引光束”。就在几个月前，纽约大学物理学家大卫·格里尔已经铺设好理论并为其架构了一个十分近似的模型，而此次英国与捷克团队则在实验室中完成了这个简易版本的“牵引光束”。
实验中，作为目标物体的聚苯乙烯颗粒大小不等，分别是400纳米和1000纳米。研究人员使用两束激光与一个透镜替代了基于贝塞尔光束的光场，构建起的光束不但可吸引这些颗粒，还可通过调整光束实现只吸引400纳米的颗粒或是只吸引1000纳米的颗粒。
研究人员表示，此次运用的概念允许更大力度的“牵引光束”，也允许人们在更大程度上控制光偏振。尽管目前作用目标只能是有限的微观粒子，但仍成就斐然，新成果首先有望惠泽医学和微生物学等领域，改善血液测试及大力提高人们诊断疾病的能力。
而据福布斯新闻网称，有志打造此类“牵引光束”的还包括美国国家航空航天局（NASA）。NASA自2011年起一直想方设法让科幻中能使巨大物体突破引力范畴的“牵引光束”装置成为现实，以用其远程捕获行星或大气粒子，送到漫游机器人或轨道航天器上去加以进一步分析。但人们相信NASA的野心绝不止于牵引回来一点点星际灰尘，而是巴望着有朝一日仅用光束就能移动太空飞船。（记者 张梦然）
《科技日报》（2013-01-29 一版）
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