光子的速度那麼快，爲什麼我們卻感覺不到光子的衝擊力？

光子在我們的身邊可以說是無處不在，我們能夠看到這個世界，其實就是因爲我們的視覺系統一直在接收外界光子所攜帶的信息，換個角度來講就是，我們幾乎每時每刻都在被光子擊中。

光子在真空中的速度高達299792458千米/秒，以這樣的速度，1秒鐘的時間就可以圍繞着地球赤道跑大約7圈半，事實上，光子的速度已達到宇宙極限，宇宙中任何有靜止質量的物體都不可能超過這種速度。

而據我們所知，在其它條件不變的情況下，一個物體的運動速度越快，它撞擊時產生的衝擊力就越大，所以我們就有了一個問題。

光子的速度那麼快，爲什麼我們卻感覺不到光子的衝擊力呢？

對於這個問題，一個常見的解釋就是，因爲光子沒有質量，所以不會產生衝擊力。然而這種解釋其實是不太正確的，因爲在相對論的體系中，光子並不是沒有質量，它們只是沒有“靜止質量”。既然光子有質量，那麼光子就會產生衝擊力，那麼一個光子產生的衝擊力有多大呢？

太陽是地球上最大的光子來源，如上圖所示，太陽釋放的光子大多數都集中在可見光的範圍內，因此我們不妨以可見光的光子爲例來簡單計算一下。

光子的能量的計算公式爲“E = hf”（h爲普朗克常量，約爲6.63 x 10^（-34）J·s，f爲光的頻率），可見光的頻率380~750THz之間，這裡取個平均值565THz，即5.65 x 10^14Hz，據此我們可以得出，一個可見光的光子的能量約爲3.75 x 10^（-19）J。

根據相對論中的質能方程式，光子的質量可以通過“m = E/c^2”計算（E和c分別代表光子的能量和光速常量），據此我們可以得出，該光子質量約爲4.17 x 10^（-36）kg。

在牛頓經典力學中，運動物體的動量可由“p = mv”得出，其造成的衝擊力可用“F = Δp/Δt”進行計算（Δp爲動量的變化量，Δt爲衝擊過程經歷的時間）。

這裡假設光子擊中我們的時候被吸收了（沒有反射），再將Δt設定爲電磁相互作用的典型時間“10^（-16）秒”，經過計算後我們就可以得出，一個可見光的光子對我們的衝擊力約爲1.25 x 10^（-11）牛頓，直觀點來看就是：0.0000000000125牛頓。

很明顯，我們對這麼小的衝擊力根本就不可能有什麼感覺。當然了，每一束光線都擁有大量的光子，儘管單個光子的衝擊力微乎其微，但大量光子的“羣體力量”還是可以在宏觀世界中體現出來，這種現象被稱爲“光壓”。

早在17世紀初，天文學家開普勒就提出了“光壓”的概念，他認爲光束照射在物體表面時，會產生一定程度的“壓力”，1871年，物理學家麥克斯韋根據電磁理論推導出了“光壓”的存在，而1901年，物理學家列別捷夫首次在實驗中測量出了“光壓”。

既然太陽是地球上最大的光子來源，那太陽光給在地球上的我們造成的“光壓”有多大呢？其實這也是可以計算的。

“光壓”的計算公式爲“P＝I（1＋R）／c”（I爲光束在單位面積上的輻射強度，R爲物體表面的反射率，範圍在0至1之間，c爲光速常量）。

測量數據顯示，地球軌道上的太陽平均輻射強度約爲1370W/平方米，據此我們可以得出，我們在地球上受到的來自太陽光的“光壓”大約在0.00000457牛頓/平方米至0.00000914牛頓/平方米之間（注：這裡忽略了地球大氣層的影響）。

可以看到，雖然光子的速度已達到宇宙極限，但因爲光子的衝擊力實在太小，就算是強大的太陽光，其產生的衝擊力也是非常微小的，以至於我們根本就感覺不到。

尾聲

值得一提的是，儘管光子的衝擊力極爲微弱，但是在沒有空氣阻力存在、又幾乎沒有重力影響的太空中，這種力就可以發揮作用了。

其實早已有人提出了“太陽帆”技術，簡單來講，該技術就是在宇宙飛船上安裝上巨大的薄膜鏡片，然後將太陽光在薄膜鏡片造成的衝擊力作爲前進的動力。就目前來看，“太陽帆”技術已得到初步驗證，因此有不少科學家都樂觀地認爲，在技術成熟之後，“太陽帆”完全可以爲人類未來的星際旅行提供動力。

好了，今天我們就先講到這裡，歡迎大家關注我們，我們下次再見。

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