光子的速度那么快，为什么我们却感觉不到光子的冲击力？

光子在我们的身边可以说是无处不在，我们能够看到这个世界，其实就是因为我们的视觉系统一直在接收外界光子所携带的信息，换个角度来讲就是，我们几乎每时每刻都在被光子击中。

光子在真空中的速度高达299792458千米/秒，以这样的速度，1秒钟的时间就可以围绕着地球赤道跑大约7圈半，事实上，光子的速度已达到宇宙极限，宇宙中任何有静止质量的物体都不可能超过这种速度。

而据我们所知，在其他条件不变的情况下，一个物体的运动速度越快，它撞击时产生的冲击力就越大，所以我们就有了一个问题。

光子的速度那么快，为什么我们却感觉不到光子的冲击力呢？

对于这个问题，一个常见的解释就是，因为光子没有质量，所以不会产生冲击力。然而这种解释其实是不太正确的，因为在相对论的体系中，光子并不是没有质量，它们只是没有“静止质量”。既然光子有质量，那么光子就会产生冲击力，那么一个光子产生的冲击力有多大呢？

太阳是地球上最大的光子来源，如上图所示，太阳释放的光子大多数都集中在可见光的范围内，因此我们不妨以可见光的光子为例来简单计算一下。

光子的能量的计算公式为“E = hf”（h为普朗克常量，约为6.63 x 10^（-34）J·s，f为光的频率），可见光的频率380~750THz之间，这里取个平均值565THz，即5.65 x 10^14Hz，据此我们可以得出，一个可见光的光子的能量约为3.75 x 10^（-19）J。

根据相对论中的质能方程式，光子的质量可以通过“m = E/c^2”计算（E和c分别代表光子的能量和光速常量），据此我们可以得出，该光子质量约为4.17 x 10^（-36）kg。

在牛顿经典力学中，运动物体的动量可由“p = mv”得出，其造成的冲击力可用“F = Δp/Δt”进行计算（Δp为动量的变化量，Δt为冲击过程经历的时间）。

这里假设光子击中我们的时候被吸收了（没有反射），再将Δt设定为电磁相互作用的典型时间“10^（-16）秒”，经过计算后我们就可以得出，一个可见光的光子对我们的冲击力约为1.25 x 10^（-11）牛顿，直观点来看就是：0.0000000000125牛顿。

很明显，我们对这么小的冲击力根本就不可能有什么感觉。当然了，每一束光线都拥有大量的光子，尽管单个光子的冲击力微乎其微，但大量光子的“群体力量”还是可以在宏观世界中体现出来，这种现象被称为“光压”。

早在17世纪初，天文学家开普勒就提出了“光压”的概念，他认为光束照射在物体表面时，会产生一定程度的“压力”，1871年，物理学家麦克斯韦根据电磁理论推导出了“光压”的存在，而1901年，物理学家列别捷夫首次在实验中测量出了“光压”。

既然太阳是地球上最大的光子来源，那太阳光给在地球上的我们造成的“光压”有多大呢？其实这也是可以计算的。

“光压”的计算公式为“P＝I（1＋R）／c”（I为光束在单位面积上的辐射强度，R为物体表面的反射率，范围在0至1之间，c为光速常量）。

测量数据显示，地球轨道上的太阳平均辐射强度约为1370W/平方米，据此我们可以得出，我们在地球上受到的来自太阳光的“光压”大约在0.00000457牛顿/平方米至0.00000914牛顿/平方米之间（注：这里忽略了地球大气层的影响）。

可以看到，虽然光子的速度已达到宇宙极限，但因为光子的冲击力实在太小，就算是强大的太阳光，其产生的冲击力也是非常微小的，以至于我们根本就感觉不到。

尾声

值得一提的是，尽管光子的冲击力极为微弱，但是在没有空气阻力存在、又几乎没有重力影响的太空中，这种力就可以发挥作用了。

其实早已有人提出了“太阳帆”技术，简单来讲，该技术就是在宇宙飞船上安装上巨大的薄膜镜片，然后将太阳光在薄膜镜片造成的冲击力作为前进的动力。就目前来看，“太阳帆”技术已得到初步验证，因此有不少科学家都乐观地认为，在技术成熟之后，“太阳帆”完全可以为人类未来的星际旅行提供动力。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。

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