在1966年开播的经典科幻剧集《星际迷航》(Star Trek)中,牵引光束(Tractor Beam)是一种神奇的存在——它能隔空捕获飞船、小行星,甚至将宇航员安全拉回母舰。这种“非接触式操控”曾是无数科幻迷心中遥不可及的梦想。 图1:《星际迷航》中的牵引光束。 然而,就在20世纪70至80年代,科学家真的造出了一种“光之手”,虽不能拖动星舰,却能稳稳夹起病毒、细胞,甚至单个分子。这就是光镊(optical tweezers)——一束聚焦激光,在微观世界里实现了《星际迷航》的幻想。 2018年,96岁高龄的物理学家亚瑟·阿什金(Arthur Ashkin,1922-2020)因发明“光镊”并将其应用在生物系统中而获得诺贝尔物理学奖[1]。 图2:得知获奖时,阿什金正在他家地下室的自制实验室里。 一束光的梦想 1960年代,《星际迷航》刚刚开播,而阿什金正在贝尔实验室里思考一个看似天真的问题:“如果光真的能推动物体,哪怕只是微小的粒子,那会怎样?” 我们知道阳光携带能量——晒在皮肤上会发热;...