Columbia （拉丁美洲一个国家,位于南美洲西北部）

District of Columbia （美国华盛顿州一特区）

短语:

哥伦比亚单位 {生} Columbia unit;

哥伦比亚河 Colambia River;

哥伦比亚黄鼠 Columbian ground squirrel;

哥伦比亚凝胶 Columbia-Gel;

哥伦比亚人 Colombian

哥伦比亚大学（Columbia University）和哥伦比亚国家（Colombia），哥伦比亚大学在美国纽约，Columbia这个词来自于英语词Columbus（哥伦布），Colombia来自于西班牙语 JSP和JavaScript CRT 阴极射线管和中国剩余定理

既然光子能产生光压力，那宇宙飞船能通过向后发强光反推加速吗？

传统火箭推进的宇宙飞船可能会只能把我们送到火星，未来的火箭可能会帮助我们到达太阳系更远的地方。但1***7年发射升空的旅行者1号现在仅仅离开太阳系。问题很清楚:我们不能用火箭燃料为动力的飞行器到达其他更远的地方，我们需要新的动力方式。

电磁波(光子)与物质的相互作用可以产生辐射压力。传统的空间内光子推进系统比如光帆或者光子推进器可以通过电磁波反射来操作。 以我们目前的推进技术，即使在一万年内，我们也无法到达最近的恒星。

使用光子激光推力，这是一种确实存在的技术，作为一种宇宙飞船的新型推进技术能让人类走得更远。如果研究成功的话，这项技术可以在三天内将一个100公斤的探测器发送到火星。一艘更重的载人飞船可能在一个月内到达火星——大约是传统技术的五分之一。

光子推进的工作原理是向反射材料比如光帆发射激光。虽然激光中的光子没有质量，但它们确实有能量和动量，当它们反射时，它们会将少量的动能转移到反射表面。在太空的无摩擦真空环境中，***设持续的加速度可以将航天器推到光速的30%左右。

在用传统火箭将宇宙飞船发射到轨道上后，航天器可以展开光帆，被地球上强大的激光击中。至于航天器自身发射激光，现在人类技术还达不到，激光器需要大量的能源和庞大的设备，即便核聚变技术突破，也要很长的时间才能集成到航天器内。

使用光子推进技术不仅可以前往火星，还可以前往其他恒星，如半人马座阿尔法星。 当然，在光子推进系统真正用于航天器之前，还有许多障碍需要克服。很难想象从地球上发射足够强大的激光来推动100公斤的航天器需要什么样的基础设施，航天器达到速度后减速也是一项重大挑战，避免与宇宙碎片碰撞可能会很困难。 光子推进可能需要很多年才能真正用于太空旅行。

既然光子能产生光压力，那宇宙飞船能通过向后发强光反推加速吗？

在物理学中有一个常用的物理量-压力，表达的是当两个物体在接触面所受到的作用力，或对于处于不同相态物体，其相互接触时发生形变的能力会有所不同，形变大的物体由于有反弹恢复的趋势，于是就会对接触它的物体产生弹力作用，这也是气体对液体表面或者固体表面产生垂直作用力、以及液体对固体表面也会有垂直作用的原因。那么光作用一种物质，其也会对与其接触的物体表面产生一定的压力，这种作用力在物理学上称之为光压。按照牛顿定律，力的作用是相互的，以后我们能不能造出可以利用发射光线来提供推力的宇宙飞船呢？

依据压力的概念，光压所指的自然是光线照射到物体表面所产生的压力，早在18世纪，英国物理学家麦克斯韦在光子被发现之前，就电磁理论解释了光压现象，认为当物体接受到垂直照射的光线时，其所受到的光压等于光的坡印廷矢量值除以光速，而光的坡印廷矢量值即在电磁场中的能流密度矢量值，这个值与单位时间内垂直入射到物体单位面积产生的光能量、以及物体表面对光线的能量反射率有关系，而计算光压的表达式在当时确定的为：P=I*(1+R)/c，其中P为光压，I为单位时间垂直照射到物体单位面积上的光能量，R为物体表面的能量反射率，c为光速。从中我们可以看出，当物体对光线全部吸收时，R为0，则光压等于光线的能量密度；如果物体对光线全部反射，则R为1，则光压等于2倍的光线能量密度。

虽然光子不具备静止质量，应用经典物理学的动量表达式p=m*v我们是计算不出光子所拥有的动能的，但是按照爱因斯坦狭义相对论，光子拥有运动质量，那么它就一定会有动量，按照质能方程和普朗克方程，可以得到光子的运动状态下，所具有的动量为p=h/λ，这里h为普朗克常数、λ为光线的波长。而光线的波长等于光线的频率（f）除以光速（c），因此光子的动量我们可以应用p=h*f/c来进行计算。

我们日常所看到的太阳光，其实是由不同种类的光子所共同组成的，按照频率从高到低可以依次分为伽马射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波，因此能量最高的光线将是伽马射线，我们如果想用最少的光线产生最大的能量，则最好使用伽马光线。通常情况下我们认为伽马射线的频率为1.5*10^19Hz，我们再将普朗克常数6.63*10^(-34)焦*秒代入上述公式，则可以计算出一个伽马光子所携带的动量为3.3*10^(-23)Kg*m/s，也就可以理解为，我们需要大约3*10^22个光子，才能使1千克的物体的移动速度达到1m/s。

如果要想利用光线的光压反推来使宇宙飞船实施加速，则所需要发射的光子数量会更多，这里我们以飞船的质量100吨为衡量，如果速度达到光速的20%，则至少需要的光子数量为1.8*10^35个，而制造出这些光子所需要的输入能量则至少在10^20焦耳的级别，相当于1万吨铀核裂变所释放的能量，这里仅仅是达到光速的五分之一所需要的能量，如果飞船的速度继续提升，则需要的输入能量就会越大，而且即使以核裂变方式为飞船加速，那么所需要携带的能源物质，要远远超过飞船本身的质量，这在现实中根本是无法实现的。

不过，这种想法在推动加速微型探测器上，科学家们已经在使用了。比如，2016年时物理学家霍金就主导过一个项目，***利用激光的光压驱动，向离地球最近的恒星半人马座的阿尔法星，发射若干微型的探测器，这些探测器的内部元件***用纳米技术制造，具有一定的通信和摄像功能，并保持只有1克的质量，***达到的速度为光速的20%，通过地球上的激光阵列进行推动。

这个项目的原理和问题中所描述的是一样的，如果项目实施，将对于我们近距离探测太阳系以外的恒星系基本情况，发现更多的宜居行星并对其表面自然环境进行实地勘测将具有重要意义。不过，这个项目距离真正实施，还需要很多的准备工作要做，同时也存在一些亟待解决的难关要突破。

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