照向夜空的手电筒关闭后,光去哪里了?144亿光年是它的飞行极限

科学信仰 2024-09-23 14:20:03

当我们打开手电筒照向夜空,会看到一束光线从手电筒中射出直冲云霄,而当我们把手电筒关闭,这束光瞬间就不见了,它去哪里了呢?

光消失了吗?它当然没有消失,它只是不见了。任何物质或能量都不会凭空产生,自然也不会凭空消失,光也一样,所以手电筒关闭后,光并没有消失,只是我们看不见它了而已。我们为什么会看不见它?要解答这个问题,我们先要弄清什么是“看见”。“看见”其实就是指光子进入眼睛。

我们能够看到太阳,是因为太阳发出的光子进入到了我们的眼睛之中,而我们能够看到桌子,也是因为光照射到桌子上,而后光子反射进入我们的眼睛。

同样的道理,我们能够看到手电筒照向夜空的光束,是因为手电筒发射出的光所产生的散射作用,通俗一点来说,就是手电筒发出的光子在遇到空气中的各种微粒之后,反射进入了我们的眼睛。反过来说,即使我们的身边都是光,但如果所有的光子都像长了脑子一般就是不往我们的眼睛里面去,那我们眼前也依旧是一片漆黑。

所以,手电筒关闭之后,光并没有消失,它只是按照原本的运动方向飞往宇宙中去了,它的速度太快,瞬间就远离了我们,没有光子再进入我们的眼睛,我们自然就看不到它了。

那么这束光能飞多远呢?会不会飞到宇宙的尽头呢?宇宙是十分空旷的,它的密度约为每立方米6个质子,所以在宇宙中飞行的光子,遭遇障碍物的几率是很低的,再加上手电筒发出的并不是平行光,随着飞行距离的增加,光子会越来越分散,更不容易遭遇障碍物的阻挡,它们很可能会向着宇宙尽头而去。

当然了,它们只是向着宇宙尽头而去,却并不能真的到达宇宙尽头。

从天体红移现象可知,宇宙中的天体都在远离我们,且距离我们越远的天体,它远离的速度就越快,这在天文学上被称为退行速度。宇宙天体虽然在远离,但远离并不是天体自身运动所导致的,而是宇宙空间膨胀所带动的,宇宙空间膨胀并不是运动,所以不受狭义相对论限制,也就是说它可以超越光速。想要计算一个天体远离我们的速度是非常容易的,只需要用哈勃常数乘以天体与我们之间的距离便可以计算得出。

据此,我们很轻易地便算出在144亿光年以外的位置,天体远离的速度就会超越光速,也就是说144亿光年就是手电筒光束的极限,它没有办法飞到宇宙的尽头。

那么,如果我们不是对着夜空照射,而是在一个封闭的空间内打开手电筒,然后再关闭,光是否能够永远留住呢?首先你得保证这个空间是绝对密封的,哪怕这个空间只有一个光子的小缝隙,光也会在一瞬之间跑光,因为光速为每秒299792458米,太快了,无论它要反射多少次才能恰好从小缝隙跑出去,都可以在一瞬间完成。

再有,你还要保证这个密闭空间是由100%全反射材料打造的,哪怕只有一点点的吸收率,光子也会在一瞬之间被墙壁吸收掉,原因还是太快了。

可是哪里去找100%全反射材料呢?即便你真的找到了,还是没用,因为你要想验证光的存在,就得待在屋子里看,于是光子进入你的眼睛,被眼睛吸收掉了,屋子又变黑了,当然,使用摄像设备也不行,因为它与眼睛一样,得吸收光子才能看得见。

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