[科普中国]-影子也有重量吗？

我们都听过“如影随形”“形影不离”，意思就是两个人的关系像影子一样亲密。那么，像“尾巴”一样跟随我们的影子是不是也像动物的尾巴一样具有重量呢？

想要回答这个问题，首先要了解影子是什么。影子是一种光学现象。光在均匀介质中沿直线传播，当光遇到不透明的物体时，便会产生投影，也就是我们所说的影子。既然影子是一种现象，那么影子自然就没有重量了。

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但是，科学家们发现了一个有趣的事实，影子虽然没有重量，可是当影子投射在一个物体上时，会使这个物体的重量减轻，这是为什么呢？根据量子力学的理论，光能够携带一定的动量和能量。在真空中，光的动量大小与能量大小成正比。当光照到某个物体上时，这个物体会吸收或者反射光，这个过程使得光的动量发生改变，进而改变光的能量。因此，当物体被光照射时，物体会受到光的力。我们将这种力称为光压。可以说，我们在沐浴阳光的同时，也在承受阳光给我们的压力，只不过这个压力的大小可以忽略不计。

因此，关于被影子投射的物体重量减轻的问题，我们可以这样理解：当A物体上投射了B物体的影子时，说明本应照在A物体上的光被B物体挡住了，而B物体为A物体承受了一部分来自光的重量，因此A物体的重量变轻了。但是，正如我们在一般条件下很难感受到光压一样，A物体减轻的重量也是微乎其微的。

不过，当光压集中在一个极小的空间时，这个力就不容我们忽视了。外科手术中使用的激光手术钳，正是运用了这一原理。

我们在地球上受到的光压微不足道，那么在太阳系中、在距离太阳更近的位置上受到的光压是否会有所不同呢？我们能否将这种压力转变为在太空航行的动力呢？

早在19世纪，作家凡尔纳就曾在他的小说中描述了太阳帆这种设备。他认为，光会对物体产生作用力，向物体撞击并反弹出去，撞击的过程就会产生能量，当大量的光子作用物体并产生足够大的能量时，就能推动太阳帆前进。

进入20世纪，科学家们开始了相关研究，太阳帆正式成为科学实践的目标。经过科学家的不懈努力，太阳帆能够利用太阳在特制薄膜上的反射光压推动航天器前进，且在前进过程中无须消耗额外的化学燃料和工作介质。质量小、收展比大、成本低、功耗低、航程长……这些都是太阳帆的优势。中国科学院沈阳自动化研究所研制的“天帆一号”，在轨验证了多项太阳帆的先进技术。

科学家们认为，太阳帆很有希望成为在太阳系外遨游的航天器，其在小行星探测、太阳极地探测及空间碎片清除等方面均有广阔的前景。或许未来我们会看到，在浩瀚的宇宙中，一架乘光而行的探测器向着无垠的深邃坚定地前行。

本文由山东省威海市凤林学校二级教师刘欢进行科学性把关。

新华网科普事业部

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