光速很快没错,但光量子所具有的动量很小,在撞击过程中所能产生的光压极小,我们几乎没法感受到。光子的能量为尤里米尔纳:
E=hf
其中h是普朗克常数,f是频率尤里米尔纳。另一方面,光子的频率f和波长λ的关系如下:
f=c/λ
其中,c是光子的速度,即光速。据此,光子的能量表达式可改写为尤里米尔纳:E=hc/λ
又根据质能方程,光子的能量又存在如下的关系式尤里米尔纳:E=mc^2
从而可得尤里米尔纳:E=hc/λ=mc^2
化简可得:m=h/(cλ)
所以光子的动量为:P=mc=h/λ
可以看到,虽然光子不具有静止质量,但具有运动质量,只不过非常的小。以可见光为例,可见光的波长范围为380至780纳米,对于波长为500纳米的光子,其运动质量仅为4.42×10^-36 kg,而动量仅为1.325×10^-27 kg·m/s。这是单个光子的情况,如果光子数量很多的时候,它们所能产生的光压会有多大呢?下面以太阳为例做个简单估算。
在地球的运行轨道上,太阳的辐射通量为1361 W/m^2,所以地球上每平方米在每秒内接收到的太阳能为1361 J。假设光子与物体发生了正面的弹性碰撞,根据动量守恒定律可以得到如下的关系:
P=2E/c=Ft,即F=2E/(ct)
代入数值可以计算出每平方米在每秒内所受到的光压为0.000009 N,或者相当于9 μN,这么小的压力,我们根本无法感受到。不过,我们会通过另一种方式感受到太阳光——热量。太阳光照射到我们的皮肤上,光子的动能将会转化成热量,所以我们会感觉太阳光很暖和甚至很热。
此外,虽然太阳光的光压很小,但这种微弱的推力可以推动太空中的太阳帆前进。只要太阳帆具有足够大的面积,并且加速足够长的时间,太阳帆就能获得很高的速度。例如,对于800 m×800 m的太阳帆,它在地球附近能够获得大约5.8 N的推力,经过连续3年的加速之后,速度可达45 km/s(旅行者1号的飞行速度为17 km/s),以这个速度飞向太阳系深处所需的时间将会大大缩短。
获得Facebook创始人马克·扎克伯格及已故传奇物理学家霍金支持的“突破聆听”计划(Breakthrough Listen initiative)已取得大幅进展,将通过新技术能够探索数以百万计的银河系恒星。新研究利用了澳大利亚Parkes Radio Telescope的硬件升级优势 ,让天文学家能够更快更详细地扫描更大范围的天空。
“突破聆听”项目在过去的一年半中一直使用Parkes射电望远镜进行观测,但仅限于在距离地球相对较近的距离内只瞄准一小部分恒星。 新硬件将允许系统每秒处理130千兆位的观测数据。该项目与Parkes射电望远镜研究小组在2018年签订了1,500小时的观测时间,这可能导致收集近100 PB的原始数据。
“有了这些新功能......我们正以前所未有的细节扫描我们的星系,”加州大学伯克利分校的项目科学家Danny Price在一份声明中表示。“通过对这些巨大的数据集进行技术文明签名的搜索,我们希望能够发现证据,证明我们的星球不是唯一出现智能生命的地方。”
突破聆听项目预计将耗资1亿美元,用于搜索银河系和附近的星系以获取先进文明和技术的证据。它由扎克伯格、俄罗斯亿万富翁尤里·米尔纳(Yuri Milner)和已故的物理学家霍金于2015年发起。
该项目已经研究了一种叫做“ 快速射电爆 ”的神秘信号,这是一种远距离恒星系统的奇怪信号,并首次观测到来自太阳系外的“星际访客”。
发布评论