照向天空的手電光能不能到達宇宙盡頭？

在夜晚拿著手電筒照射天空，隨著手臂的飛舞，有點星球大戰中光劍的感覺。手電筒發出的光照向天空，即使手電筒關閉了，這些光也會將會繼續傳播。那這些光的最終命運如何呢？

從手電光說起

託馬斯·愛迪生發明了實用型電燈，伏特發明了最早的原始電池，而康拉德·休伯特發明了最早的手電。

手電筒發出的光是由電能轉變而來的，本質上就是化學能轉變為電磁能，光就是一種電磁能量。光是電磁波（電磁波是交互變換的電磁場），手電筒能夠發出紅外光和可見光，而人眼只能看見手電筒發出的可見光。光具有波粒二象性，既可以看作光子，又可以看作光波。

手電筒燈泡發出的光經過拋物面形狀的反光罩的反射，近似於平行光，不過隨著傳播距離的增加，仍然會逐漸發散。

     

關閉手電筒後，光柱雖然消失了，但光並沒有消失，還在繼續傳播

當我們用手電筒在夜間進行照明時，會形成光柱，這是空氣對手電光產生的漫反射。當關閉手電筒後，基本上就兩眼一抹黑了，光柱也消失了。但是手電筒之前發出的光並沒有消失，還在繼續傳播。僅在關閉手電筒的1秒鐘之內，這些光就被反反覆覆地反射了上億次，在一瞬間就被物質吸收沒了。

為什麼說是上億次呢？因為光在真空中一秒鐘之內就能傳播30萬千米，而光在空氣中的傳播速度與真空中的傳播速度相差無幾。

以一個房間為例，房間中最長的尺度也就10來米，房間中的燈關閉後，這些光基本上還在屋內反覆傳播，千萬分之一秒的時間內就完成了數次反射，在人眼還沒有反應過來的時候，殘餘手電光的強度就已經弱的不能被人眼所察覺。

     

關閉手電筒後，這些光還在繼續傳播，只是大部分光的傳播過程的持續時間連一秒鐘都不到。關閉手電後手電光在大氣中形成的光柱，一瞬間就消失不見了，就是因為那時進入人眼中的手電光太弱了。

經過一段時間後，手電筒發出的絕大部分光將會被周圍的物質吸收

我們知道，光遇到反光的物質會被反射，遇到透明的物質能夠透射過去，不過在這個過程中，光始終會被物質吸收。經過反覆的反射或透射，光子與物質發生作用，一束光中的光線或者光子將被大量吸收，成為物質能量的一部分。

手電筒照射天空，必然會穿過空氣或雲層，在這個過程中，光的強度就會減弱很多。手電筒的照明距離一般只有幾百米，就是因為光在介質中傳播時會發生衰減。光在穿越空氣的過程中會被吸收，被照明物體反射手電光時也會吸收一部分手電光。

     

最終只有極少部分手電光能在宇宙中永遠傳播，但是卻到達不了宇宙盡頭

即使我們在外太空向宇宙深處射向一束手電光，這些光大概率也會被吸收或阻擋。因為宇宙並不像看上去那麼空空蕩蕩，除了各類肉眼可見的大型天體，宇宙空間中還瀰漫著大量的塵埃、分子雲團等物質。雖然很稀薄，但是仍然存在吸收或阻礙作用。

     

光在真空中傳播時不需要額外力量來維持，會始終保持著光速運動，即使有少部分光沒有被物質吸收，沒有落入黑洞，也只能在宇宙中永遠傳播下去。直到宇宙終結，可能也到不了宇宙盡頭。

為什麼呢？因為光的傳播速度是有限的，而宇宙空間不僅很大，其膨脹速度還能夠超過光速。

目前宇宙的年齡大約為137億年，而可觀測宇宙的直徑大約為930億光年，宇宙的實際大小比這還大。早在上世紀，天文學家哈勃就發現我們的宇宙正在膨脹。幾十年後，新的觀測手段讓我們發現：宇宙不僅在膨脹，而且在暗能量的作用下，它正在加速膨脹。

宇宙沒有膨脹中心，空間處處都在膨脹。站在觀察者的角度來看，自身不動，由於空間在膨脹，周圍其它的物體都在遠離自己，並且距離越遠退行速度越快。這類似於膨脹的氣球，氣球表面任意個點都在相互遠離。根據普朗克衛星的最新觀測，星系每遠離地球大約326萬光年，其退行速度就要增加67.8千米每秒。

     

估算一下，大約在距離地球143億光年之外的地方，宇宙空間的膨脹速度就超過了光速。太陽誕生於45億多年前，考慮到宇宙的膨脹，太陽光至少在宇宙中傳播了45億光年遠，不過太陽光也永遠傳播不到宇宙盡頭。這意味著，那些極其遙遠的恆星發出的光，人類永遠也看不到了。

穿透大氣進入太空的手電光，傳播至太陽系之外，就需要一年多的時間。雖然光手電光傳播不到宇宙盡頭，但由於空間的膨脹，隨著時間的增長，光的波長會被拉長，最終光的能量將會彌散在宇宙空間中，不過光並沒有消失。

     

舉個例子，宇宙誕生於大爆炸，直到大爆炸38萬年之後，光才在宇宙中開始自由的傳播，隨著空間的膨脹，如今這些光的波長被拉長，已經變成了微波，這就是宇宙大爆炸的電磁殘留信息——微波背景輻射。你看，138億年前的光還殘留至今。

好了，這就是一束手電光的去向和運命。