用光子动量捏住生命的纳米齿轮：阿什金与单光束梯度力光镊
1986 年 5月1日 · 超高数值孔径油浸物镜（NA 1.40）、1064 nm 掺钕钇铝石榴石（Nd:YAG）激光器与 1 μm 聚苯乙烯微球
你知道吗？
阳光曾被当作温柔无力的抚摸，阿什金却将亿万光子的微小动量扭结成无坚不摧的光学铁钳；不必接触一根金属探针，光斑深处已将生命的马达牢牢捕获。
光不仅具有能量，更携带动量。早在17世纪开普勒就提出彗星尾巴背向太阳是受到了阳光辐射压的推斥，但宏观世界的微弱光压根本无法被人感知。直到1970年代起，贝尔实验室的阿瑟·阿什金（Arthur Ashkin）开始尝试用激光推动微米颗粒。
1986年，阿什金迎来了神来之笔：他将一束基模高斯红外激光通过高数值孔径物镜极端锐利地聚焦到一个极小焦点。当一颗折射率高于水相的聚苯乙烯微球靠近焦点时，穿过微球的光线发生折射偏转；根据动量守恒定律，光线动量的改变必然反向施加给微球一个反作用力——这就是“梯度力（Gradient Force）”。
当物镜聚焦角度足够陡峭，指向光束焦点中心的梯度引力彻底战胜了顺着光传播方向把微球推走的散射辐射压，微球被死死“锁”在光斑中心三维势阱中！1987年，阿什金用这把无形的光学镊子捕获了活的大肠杆菌和烟草花叶病毒，细菌在其间自由游动却挣脱不得；随后布洛克（Steven Block）等人将单个驱动蛋白连接在微球上，在皮牛顿（pN）与纳米尺度上实时测量马达蛋白一步迈出8纳米的惊心动魄。
阿什金终在96岁高龄斩获2018年诺贝尔物理学奖。