光的命运:当关闭手电后,光线会一直到达宇宙边缘吗?

发布网友发布时间：2022-04-23 17:08

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热心网友时间：2023-09-16 09:44

曾经我们都用手电朝着天空打过光，现在有了一种叫做指星笔的东西，它的指向性极强，可以清晰的看到极光在大气层中留下的绿色轨迹。但是当我们关闭电源后，这束光去哪了呢？会不会有一天照射到宇宙的尽头？

光到底是什么性质

光应该是人类对自然界现象的第一个认识，毕竟生下来睁开眼就感受到光，可能也有朋友会说是空气或者声音，大概也差不多，不过要说明下的是真正的呼吸是打*之后的啼哭，此时肺叶才会打开！

小孔成像是人类对光的第一个科学认识，因为发现了光的直线传播现象，而早期对于眼睛视物原理认识的不足，曾经以为是眼睛中流出的“光”到了物体，然后再返回，但其实刚好相反，只有物体反射的光进入到眼睛，被视网膜感光细胞感知，人才能感受到物体的形状，根据经验判断大小与距离等等！

牛顿的光与波粒二象性

牛顿是一位光学巨匠，他的三棱镜实验将光分解成七色光，这是不同波长的光在介质上折射率不一样而将其分解成七色，其实还有更多，比如紫外和红外，当时不知道而已！不过这么明显的光的波特性，当时牛顿还支持粒子说，而从牛顿时代开始，光的波粒大战延续了将近350年！无数科学家为之奋斗！耳熟能详的大佬就有：

1801年，托马斯·杨的光的双缝干涉实验无可辩驳的证明了波动说1819年，菲涅尔以圆盘衍射和泊松亮斑再次证明了光的波动说1850年，傅科对于光速的测量，发现水中的光速低于真空中的速度，再次证明了波动说。1865年，麦克斯韦方程组发布，预言光是电磁波的一种。1905年，爱因斯坦发表光电理论，证明光是粒子，同年发布狭义相对论，证明光速不变！

此后二十几年里，量子论快速发展，光的波粒二象性以及电子的波粒二象性逐渐被接受，但可能很多朋友能接受光的波粒二象性，但电子是个波？就像当年科学界难以置信一样，仍然无法相信电子居然也是个波！

光是怎么产生的

光是从哪里来的？这确实是个问题，不过这个问题在波尔的半量子化原子模型出来后，事情差不多就解决了，尽管当年很多科学家已经摸到了黑体辐射的源头，但像波尔这样明确辐射来自电子的跃迁和跌落发出辐射的，还是头一遭！尽管波尔的半量子化原子模型并不准确，但已经解决了光子来自哪里的问题！

核外电子在低轨道上吸收能量后会跃迁到更高的轨道，但并不稳定，会重新跌落回低轨道，在这个过程中就会释放出一份能量，这就是光子的来历，前文麦克斯韦已经预言光是电磁波的一种，而光子释放的能量有高低，会从电磁波段一直到X射线！而伽马射线则是激发态的原子核释放出的伽马射线光子。

不同的辐射波段

在电磁波所有波段中，伽马射线的能量最大，破坏力也最强，穿透力杠杠滴，所以屏蔽它也比较困难，需要厚厚的混凝土才可以！

从指星笔中射出的光，能到宇宙尽头吗？

无论是手电筒或者是指星笔中射出的光，从理论上来看它都是能到达宇宙尽头的，但实际上却是不能，为什么会是这样呢？

光子会在宇宙中消失，它只会碰撞其它粒子后转换成能量，或者被引力场和宇宙膨胀改变频率，或者误入黑洞被吸收，但它不会无缘无故消失！因此从理论上来看指星笔射出的光束可以一直漫游到宇宙边缘，而且对于光子来说，时间是不存在的，即使到达宇宙尽头也，也和它刚出发那会没有区别，所以指星笔射出那束光后，它将继续在宇宙中遨游！

这也是人类可以用足够强大的望远镜去观测宇宙边缘的天体的原因，比如哈勃太空望远镜观测到的GN-Z11就是经过长时间的曝光才收集到足够的光子，从而显示大约在宇宙诞生大约4亿年时的星系！如果按宇宙膨胀计算距离，那么现在它大约已经在300多亿光年外！

为什么手电光永远都无法到宇宙尽头？

其实光是走得到的，如果那个边缘不往外跑的话！因为宇宙一直在膨胀，144亿光年外宇宙膨胀就超过了光速，可怕吗？我们看到的不过是宇宙录像机放给我们看的录像，真实的宇宙现在正在超光速狂奔一般的膨胀，人类不过就查看100多亿年前的“监控录像”而已，恐怖吗？有没有种脊背发凉的感觉？

所以即使是光都追不上宇宙的膨胀，人类永远都无法了解宇宙真正的边缘！