大宇的老家是农村的,还记得小时候的夏天,吃着西瓜睡在房顶看星空,那种浪漫现在再也找不回来了。那个时候总是喜欢拿着手电筒对着天上照,当关掉手电筒的时候,那束光就消失不见了。所以我一直有这么一个疑问,手电筒发出的光,到底去了哪里?
其实这个问题的答案也很简单。我们之所以能看到光,是因为光子遇到了空气中的尘埃发生了散射,当我把手电筒关了之后,因为没有了光子所以它们会瞬间消失。但是手电筒之前发出去的光子却继续向宇宙深处射出去了。
说到这,我们还有一个问题。我们都知道地球被大量的空气和尘埃包裹,手电筒发出的光会不会根本出不了大气层,就被完全吸收掉?
聊这个问题之前,我们应该想想太阳光是怎么照到地球上的,根据研究数据表明,太阳穿越地球的大气层之后,辐射强度会衰减27%左右,也就是说,会被吸收一部分,但不是全部。
既然能进来,那就没有出不去的道理。所以手电筒的光会出去,但是绝对会有损耗。那么这些光子会前进到什么地方停下脚步呢?会一直飞到宇宙的边界吗?
光属于电磁波,有波粒二象性,也就是说,它同时具有粒子和波的性质。
电磁波可以在真空中无需介质就可以存在,所以光是可以在真空中传播的。再加上光的前行不会消耗能量,所以光子从诞生的那一刻开始,就会一直以光速往某个方向一直前进下去。
换句话说,光子在诞生的一瞬间,就拥有了光速,在真空中不会衰减也不需要动力源。听上去好像有点反常理,对吧?
而且光子不怕被吸收,从质量守恒定律可以看出,光是不会消失的。就散它被吸收了,吸收它的物体会暂时将电子跃迁到不稳定的更高级,但是很快又会辐射出来新的光子。
当然,光子也不是一直这么拽,当它们遇到了黑洞的时候,就是它们永远消失的时候。爱因斯坦在自己的相对论里面描述过这么一种天体,因为黑洞的引力过于强大,连光子也逃不出去,所以我们从外面看它就是漆黑一片,黑洞也因此得名。
但是宇宙是何其大,黑洞可不是那么容易碰见的。也就是说,大部分的光子都可以在宇宙中策马奔腾。宇宙大爆炸之后过了38万年,才出现了第一个光子,这些光子一直到现在也没有消失,也就是说这些光子已经在宇宙中存在了一百多亿年了。
回到我们刚才的那个问题,我们童年时候用手电筒射出去的那一束光,有很大的概率还在宇宙中前进。因为银河也很大,没意外的话我们射出去的那道光子还在银河系里面驰骋,并且还需要一千多年才能走出银河系。
这么看来,人类的多么的渺小。那么这些光有可能进入宇宙的边界吗?答案是不能的,倒不是说这些光子的能量不够,而是因为光子在前进的同时,宇宙本身也在扩大和膨胀,光子是无法超越宇宙膨胀的速度的,除非有一天宇宙停止了膨胀,转而开始缩小,到那个时候我们的光子才有可能来到宇宙的边界,看看那里到底有什么。