为什么激光可以移动物体

光实际上是人类肉眼可以觉察到的一种电磁波，具有波的一切特性。同时，光也具有粒子性，可看成由一种被称为光子的粒子构成。这就是所谓波粒二象性。

无论从波的角度还是从粒子的角度理解，光都带有动量。因此当光照射到物体上时，就将动量传给物体，从而对物体施加一定的压力，称为光压或辐射压。通俗地讲，正如一些细沙粒打到人身上，人也能感受到压力一样。辐射压最早由英国物理学家麦克斯韦于1871年在理论上推导出，1901年得到实验验证。辐射压力很小，在日常生活中不易被察觉到。例如，垂直照射在金属表面上的太阳光，施加给表面的压强很小，大约相当于将1千克的物体均匀地平摊在1平方千米地面上的压强。然而，即使如此之小的压强，也能“物尽其用”。一是用作太空中的“光帆”，推动太空飞行器；一是利用强激光推动微粒，使之远离光源。辐射压力是人们对光移动物体的最早认识——光可以“推”。

光帆

20世纪70年代，科学家还发现，用强度不均匀的激光束照射微粒（尺寸在纳米量级），微粒就会被吸引到光最强的地方，并被陷在光最强的位置附近。操纵激光束，即可移动微粒，这就是“光镊”——光像一把“镊子”似的移动微粒。

“光镊”的原理在于微粒在不均匀光强中感受到的“梯度力”。光镊是人们对光移动物体的又一认识——光可以“抓”，它依赖于光强的不均匀性。

光镊原理

进入21世纪，科学家们进一步发现，用沿传播方向光强均匀的激光光束照射微粒，微粒居然也可以逆着光传播方向运动，被光拉向光源。这就是说，光在移动物体的作用上，不仅可以“推”，可以“抓”，甚至还可以“拉”！

这个现象似乎违背人们多年来的直觉。因为人们一直认为，当微粒受到光强均匀的光束照射时，由于辐射压力的作用，微粒会被“推离”光源。那么，用光把微粒“拉”向光源的原理是什么呢？

如前所述，光由光子组成。如果微粒受到来自北面的光子的撞击，微粒当然会被往南推。但光子并未被微粒所吸收，微粒还会把光子辐射出去，就整体效果而言，微粒仅仅改变了光子的运动方向。假如微粒吸收来自北面的光子，并向东将光子辐射出去，那么微粒就受到两个方向的力：一是由北向南，源自吸收了光子；一是由东向西，源自辐射光子受到的反弹。如果微粒同时吸收分别来自北方和南方的光子，并向东方辐射出光子。那么，沿南北的力相互抵消，由东向西的力相互叠加，微粒就受到一个由东向西的力。基于这个基本原理，科学家选择了某些特殊光束，并适当调节微粒的光学特性和几何尺寸，使得处于光束中的微粒，等价于同时接收到来自北偏西和南偏西的光子，并将大部分光子向东辐射出去。这样，尽管光束由西向东传播，微粒却能受到由东向西的反冲力。

目前，科学家还只能将尺寸与入射光波长相当的微粒“拉”向光源，要把大物体“拉”向光源还有很大的困难。（林志方）