太陽發(fā)出的光只有極少數(shù)能夠被太陽系中的各種天體接收(比如說地球從太陽接收到的能量僅僅只有太陽總輻射量的大約22億分之1),,而更多的太陽光則是飛向了宇宙深空,。 那么問題就來了,,這些光可以在宇宙中無限傳播嗎?如果可以的話,,它們能不能到達(dá)宇宙的盡頭呢,?下面我們就來討論一下,。 太陽發(fā)出的光,到底能傳播多遠(yuǎn),? 光同時(shí)具有“波”和“粒子”的雙重性質(zhì)(波粒二象性),,從“波”的角度來看,光其實(shí)就是一種電磁波,,根據(jù)麥克斯韋電磁場方程組,,電磁波其實(shí)就是磁場和電場在空間中的交替變化(即變化的磁場會在空間中產(chǎn)生電場,而變化的電場又會在空間中產(chǎn)生磁場),,其傳播不需要額外的能量,,也不需要介質(zhì),因此可以說,,電磁波在空間中是可以無限傳播的,。 從“粒子”的角度來看,“光子”是光的最小單位,,一束光其實(shí)就可以看成是一大堆的“光子”,,由于“光子”是一種半衰期無限長的基本粒子,因此它們就可以在空間中無限傳播,。 據(jù)此我們可以得出,,在沒有遇到其它物質(zhì)阻礙的情況下,太陽發(fā)出的光是可以在宇宙中無限傳播的,,但問題是,,太陽光在傳播過程中,到底有多大的概率會遇到阻礙呢,? 在過去的日子里,,科學(xué)家已經(jīng)根據(jù)觀測到和數(shù)據(jù)計(jì)算出,宇宙物質(zhì)的平均密度大概就是每立方米6個(gè)質(zhì)子,,這是什么概念呢,? 質(zhì)子的直徑大約為1.6 x 10^(-15)米,放大10萬億倍后,,其直徑約為1.6厘米,,就與常見的玻璃彈珠差不多大了,我們簡單換算一下就可以得出,,假設(shè)我們將質(zhì)子放大到常見的玻璃彈珠那么大,,那么同比例增大后的宇宙物質(zhì)平均密度就是,每100萬億億億立方公里(10^30立方公里)的空間,,存在著6個(gè)直徑為1.6厘米的玻璃彈珠,。 可以想象的是,太陽發(fā)出的光在物質(zhì)密度如此稀疏的宇宙空間中傳播,,就算不能無限傳播下去,,也差不了多少了,。 所以我們可以認(rèn)為,太陽發(fā)出的光,,除了極少數(shù)被吸收了之外,,其它的絕大多數(shù)都可以在宇宙中傳播很長很長的時(shí)間,由于太陽誕生于大約46億年前,,因此太陽最早發(fā)出的光已經(jīng)傳播到46億光年之外,,而隨著時(shí)間的流逝,它們將在未來傳播到更遠(yuǎn)的地方去,。 既然如此,,那太陽發(fā)出的光,能不能到達(dá)宇宙的盡頭呢,? 很遺憾,答案是否定的,,原因就是科學(xué)家早已觀測到,,我們所處的宇宙一直在膨脹。 想象一下,,假設(shè)在一個(gè)不斷膨脹的氣球表面有兩個(gè)點(diǎn),,那么這兩個(gè)點(diǎn)之間的距離就會因?yàn)闅馇虻呐蛎浂粩嗟卦黾樱瑥亩斐蛇@兩個(gè)點(diǎn)相互遠(yuǎn)離,,而隨著距離的不斷增加,,這兩個(gè)點(diǎn)相互遠(yuǎn)離的速度就會越來越快。 宇宙的膨脹也與之類似,,觀測數(shù)據(jù)顯示,,宇宙中兩個(gè)點(diǎn)的距離每增加1百萬秒差距離(約為326萬光年),它們因?yàn)橛钪媾蛎浂ハ噙h(yuǎn)離的速度就會增加大約68公里/秒,,根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)我們就可以計(jì)算出,,當(dāng)宇宙中兩個(gè)點(diǎn)之間的距離為大約144億光年的時(shí)候,它們互相遠(yuǎn)離的速度就達(dá)到了光速,。 這就意味著,,假如現(xiàn)在就有一顆恒星剛好位于距離太陽144億光年的位置上,那么它向太陽發(fā)出的光將在以光速向太陽前進(jìn)的同時(shí),,又因?yàn)橛钪娴呐蛎浂怨馑龠h(yuǎn)離太陽,,兩種速度相互抵消之后就為零(相對于太陽),在這種情況下,,這顆恒星發(fā)出的光就永遠(yuǎn)無法到達(dá)太陽,。 反過來講,太陽發(fā)出的光也會因?yàn)橥瑯拥脑蚨肋h(yuǎn)無法到達(dá)這顆恒星,。 上圖標(biāo)示的這個(gè)暗淡的星系是“已知最遠(yuǎn)星系”的候選者之一,,它被稱為“MACS0647-JD”,,與地球的距離約為133億光年,由于光速的限制,,它發(fā)出的光經(jīng)歷了漫長的時(shí)間才會到達(dá)地球,,進(jìn)而被我們觀測到,也就是說,,我們看到的其實(shí)是這個(gè)星系很久很久之前的樣子,。 根據(jù)科學(xué)家的計(jì)算,在宇宙膨脹的推動下,,現(xiàn)在“MACS0647-JD”星系與我們的實(shí)際距離大約為322億光年,。 至此我們就知道了兩條信息:1、太陽發(fā)出的光永遠(yuǎn)無法到達(dá)距離我們144億光年之外的天體,;2,、至少在距離太陽322億光年的位置上還有其它的星系(我們地球與太陽的距離在此可以忽略不計(jì))。 根據(jù)這兩條信息我們就可以得出,,就算宇宙是有盡頭的(其實(shí)我們并不知道宇宙有沒有盡頭),,并且光還可以在宇宙中無限傳播,太陽發(fā)出的光也會因?yàn)橛钪娴呐蛎浂肋h(yuǎn)無法到達(dá)宇宙的盡頭,。 好了,,今天我們就先講到這里,歡迎大家關(guān)注我們,,我們下次再見,。 |
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