第4章 全能力场（第3/6页）

“牵引光束”虽然不像力场那样在科幻领域以外被人熟知，但是这个词从首次出现在雨果·根斯巴克创办的科幻杂志《惊奇故事》（Amazing Stories）中后，便经常出现在科幻作品中。1931年7月，爱德华·埃尔默·史密斯的小说《星际公司的太空猎犬》（Spacehounds of IPC）在《惊奇故事》上刊出，其中反复出现了在太空中操纵大型物体的场景。牵引光束也被称作“牵引杆”和“牵引场”，但后两个称呼不像牵引光束对读者有那么大的吸引力。事实上这并不让人吃惊，就像许多太空歌剧中使用的航海类比一样（想想“企业”号的命名方法），牵引光束更像“泊船用的抓钩”的同类物。

牵引光束以非实体的场的形式存在，它和抓钩类似的功能也有一个最大的问题，即它根本没有科学依据。我们深谙激光武器的作用原理：激光武器打中物体的时候，从远距离给物体施加了一个推力。但是，拉力和推力完全不一样。拉力需要施力方和目标物体之间有吸引力，比如用磁铁拉动金属物体（虽然把磁力聚合成一个光束不太可能），但用磁铁拉动石头就不可能。

如果有介质参与，那么形成拉力就简单得多。2014年，澳大利亚国立大学的一个研究小组在水面上实现了“牵引光束”。科研人员发现，当用一种平时看来非常不恰当的方式使用“制波浪机”——一个周期性浸入水中的滚筒时，他们能够在水面上制造出一种拉力。在最简单的慢速情况下，波会远离制波浪机，但当设备的速度加快时，系统内会产生一种振荡模式——小波浪之间相互作用，波会带着水向着制波浪机的方向运动，带动系统内的其他物质也一起运动。这个技术也许会被用来制造以水为介质的牵引光束，从而吸引溢油或者其他杂质向想要的方向运动。但在太空中，牵引光束没有介质，因此必须依赖基本力，比如重力或电磁力。

重力作为我们日常生活中最常见也最容易被忽略的引力，不能用于产生牵引光束的原因有很多。首先，重力太弱了。我们常会忘记这一点，因为我们在类似太阳和地球的极其庞大的星体上都会感受到重力。但是和电磁力相比，重力微乎其微，电磁力通常相当于重力的1036倍。除非能增加星球的引力，不然我们基本上无法利用重力。其次，重力不能收集，也不能被屏蔽。重力不受承载介质的影响，即便可以产生强有力的重力牵引光束，它也会对所有方向产生作用，不仅拉住你想拉住的宇宙飞船，而且会将飞船周围的一切杂质也一并拉住。

虽然电磁力比重力强很多，但是电磁力也不适用于产生牵引光束。重力只会吸引，而电磁力既能吸引也能排斥。更糟糕的是，对于绝缘体来说，电磁力完全没有任何作用。从理论上说，宇宙飞船可以受到电磁力的吸引，但是如何汇聚电磁力依然是一个问题，而且电磁引力会随着距离的增大快速地减弱，所以在几英尺[1]以外的地方也许电磁力牵引光束就没有效用了。

牵引光束有一个实现方法，那就是用特制的激光。光能产生压力，因为光中的光子没有质量，但却有能量，这意味着光子有动量。因此，和光子相撞的物体会受到推力的作用。“光压”是真实存在的，这也是“太阳帆”的工作原理。这些大约有几千米长的非常薄的金属化塑料板，利用光压为空间探测器加速，这也许会是未来空间旅行的加速原理。光压最开始在彗星的尾巴中被发现，彗星的尾巴永远指向远离太阳的方向，这意味着它受到了某种源于太阳的力的影响。

我们一度以为类似“克鲁克斯辐射计”或“光压风车”的小仪器可以展示光压原理。这些仪器看起来像老式的电灯泡，但其内部并不是钨丝，而是由自由旋转枢轴带动的4个“帆”或“桨”——一侧的两个是黑色的，另一侧的两个是白色的。当这个仪器被放置在强光下时，旋转枢轴将带动桨转动。理论上，这可以用来展示光压原理，因为白色桨会反射光，黑色桨会吸收光。但桨是按照与预期相反的方向转动的。黑色桨吸收光、温度增加，把热传递给周围的空气分子，空气分子加速运动，把动量传递到黑色桨上，于是浆开始转动。

激光为如何利用光和物质的互动提供了一种全新的机制，有很多方法可以实现，其中的一些方法需要改造被“牵引光束”拉动的物体的周围环境。比如，被拉动的物体要被“超材料”环绕，超材料和光相互作用，使超材料中的元素对该物体产生拉力。或者，把被拉动的物体做成一面背对着激光的镜子，同时物体需要被有反射功能的介质粒子包围。射向物体的激光会首先被物体周围的粒子反射，然后这些反射光才会击中镜面（镜面是背对光源的）。因为这些击中镜面的光会比击中反光性较差的镜子背面的光产生的光压大，所以镜子会在向着光源的方向受到牵引。