是不是我們的眼睛可以超過光速?我們看到的天體是不是假像呢?

2020-12-05 優美生態環境保衛者

當我們在晴朗的夜裡觀看美麗的夜空時,距離地球遠近不同的星體,共同在蒼穹之上投影出了無比璀璨的畫卷。在這個時候,我們估計都會有個疑問,那些距離地球幾萬幾十萬光年的星體,我們一下子就能夠看到,是不是說明我們的視線速度超過了光速了呢?

什麼是視線

我們通常把看到一個物體,稱之為這個物體進入了我們的視線範圍。從幾何學上,我們把眼睛與物體之間的連接直線稱為視線,衡量視線範圍的指標有兩個:

一是視線長度。就是眼睛與目標物體的距離,當這個距離處在我們能夠看清的範圍之內,那就表明這個物體能夠被我們所看到。決定這個距離數值大小的因素,主要包括周圍環境的明亮程度、物體發光或者反射光線的能力、空氣雜質的含量多少以及我們眼部視功能的健康程序。

二是視角大小。從眼睛本身的生理功能以及兩眼的協調性來看,人眼存在著一個最大視角和最小視角。其中,最大視角是兩眼所能覆蓋視線平角的最大值,上下方向一側約為50度,左右方向一側約為55度,所以人眼的最大視角從上下來看是100度、左右來看是110度。最小視角是人眼所能分辨兩點間的最小距離,這個值與視覺細胞直徑有關係,只有超過這個距離才能在視網膜上成像,其值為1分。

視線與光線的聯繫

我們再來看一下,物體在人眼中成像的原理。當目標物體發生或者反射光源發出的光線之後,通過光的傳輸進入我們的眼睛,經過角膜、晶狀體、玻璃體,會發生相應的穿透、折射現象,最後落在眼睛後方的視網膜上,如果在視網膜上光線能夠聚焦,就會形成清晰的實像。

在眼睛的視網膜上,分布著大量的感光細胞,光線匯聚在感光細胞上面之後,就會激發這些細胞產生相應的光刺激,從而形成特定的神經衝動信號,經神經系統傳輸到大腦皮層中,由大腦皮層上面的視覺中樞神經對這些神經衝動信號進行處理,既而將處理後的信號再以知覺的形式體現出來,我們就能夠判斷出目標物體的亮度大小,以及根據亮度的差異確定物體的形狀、體積、顏色等特點。

從以上人體視物的過程可以看出,我們之所以能夠看清物體,是光線傳輸到我們眼睛之後,通過人體的一系列生理化學反應,轉化為我們可以接受和感知的信息這個過程實現的。人眼的結構是生理基礎,沒有處理光線信息的生理結構或者生理功能不健全,我們也看不到或者看不清物體;而光線的刺激是外在必要條件,沒有光線的傳輸,也就不會引起光刺激信息,這就是我們為何在黑暗的環境中看不到東西的原因。從這個意義上來說,視線是以人眼的角度出發的,強調的是人眼看東西的範圍和能力;光線是從光傳播的角度出發的,是人眼形成視線的必要條件。

另外,能夠引起人眼形成光刺激的光線,只是所有光線頻段中的極小一部分,即可見光,其頻率範圍為380納米到760納米之間,而處在這個範圍之外的伽馬射線、X射線、紫外線、紅外線和無線電波,我們用眼睛就捕捉不到了。

眼睛看東西能超過光速嗎

通過以上的分析,我們就非常清晰地得出一個結論,那就是人眼看東西是一種被動的接收光線引發的生理反應,也就是說光線的傳輸才是主導因素,光線從光源中發出,只有進入眼睛之後,我們才能看得到光源的存在,因此從根本上來說,人眼看東西並沒有速度,更不要說超光速了。

而我們之所以一下子能夠看到幾十萬光年的星體,是因為這些星體發射出來的光線,是持續在空間中傳輸的,只不過與地球的距離非常遙遠,連光線都需要傳遞幾十萬年而已。

按照狹義相對論的一條基本原理,宇宙空間中任何物體的運動速度都不會超過光速,即無論在什麼慣性參照系中,光線在真空中在各個方向上的傳播速度,都不會因光源的移動或者觀察者的運動狀態而發生任何改變,都保持30萬公裡每秒的恆定值。具體的推導過程可以運用洛侖茲變換進行推導,得出在一個運動參照系下,對另外一個參照系中運動物體的速度,其轉換公式為:V=(u+v)/(1+(u*v/c^2)),因此,即使是兩條相向運動的光束,在其中一條光束上觀看另一條光束的運動速度,其相對速度V仍然等於光速,也不會超過光速。

眼睛看到的天體是假象嗎

雖然光線的運動速度極快,但傳輸一定的距離仍然需要時間。我們在地球上生活,看到的物體狀態,與其實際上的存在狀態並不會發現有差異,原因就在於這些物體距離我們非常近,光線從物體表面傳輸到人眼中所需要的時間幾乎可以忽略不計。

但是對於比較遙遠的星體,情況就會發生變化,比如太陽距離我們平均為149597870公裡,也就是一個天文單位,光線從太陽照射到地球需要8分多鐘,因此我們看到的太陽永遠是8分鐘之前的太陽。織女星距離我們25光年,光線從那裡進入我們的眼睛,需要經過25年,因此我們看到的是它25年前的樣子,同樣,我們用肉眼能夠看到的最近河外星系-仙女座星系,距離我們250多萬光年,我們看到的也只是它250多萬年前的樣子,而這250萬年間它所發生的一切,我們都無從得知。

從以上的分析可以看出,我們眼睛看到東西,是和速度沒有關係的,因為這是我們被動的一項技能,這必須依賴於光線的傳輸。由於光線的傳輸需要時間,越距離我們遙遠的星體,其光線到達地球所經歷的時間就越長,我們看到的它們,越是和現實的差距就越大。因此,從某種意義上來說,我們看到的世界都是過去的世界,都是宇宙的歷史,但這並不說明是假象,只能是客觀事實在時間上的投影而已。

相關焦點

  • 速度超過光速會看到上一秒的光嗎?那是不是意味著回到過去?
    咱們先分析題目的後半段隱含的問題看到了過去的光不等於回到過去。看到過去的光不需要非得超過光速,看到過去1秒鐘的光也不需要超過光速。比如說我們看到遙遠的恆星發出的光都是幾年前的,而我們的速度並沒有相對於誰超過了光速,我們只是相對靜止於地球。
  • 我們明明可以看到遙遠的行星,為什麼說我們的眼睛沒超光速?
    眼睛長在人身上,人不超光速,眼睛如何超光速?並且人類超越不了光速,或者說組成你的微觀粒子超不了光速,除非你是純能量體,即由光子組成,但你就不是你了,你就成了一道光。圖:質增效應公式 從質增效應的公式中,我們可以發現物體運動的速度v不能等於c,或超過c,如果等於了那麼分母為0,等式要想成立m0(靜質量)只能等於0,即靜質量為零的物質,必然是光速,靜質量不為零,則必然是低於光速。
  • 超過光速就可以看到過去的景象嗎?事實上沒那麼簡單
    大家都知道有一種說法是比光跑得快就可以看到已經過去的景象,這種說法是有緣由的,我們先來闡述這個理論。大家都知道光的傳播速度是宇宙中最快的,可達約30萬公裡/秒。雖然光速非常快,但是由於宇宙非常大,大到光都需要「走」好多年,於是就有了「光年」這個天體距離單位。
  • 在火車上打開手電筒,火車速度加光速,是不是就實現了超光速?
    可能很多人會異口同聲的回答是光速,截止到目前為止我們沒有找到可以超越光速的方法,對於我們來說超光速是根本不可能存在的,光速是宇宙速度,已經達到了一個極限,理論上來看超越光速在短時間內是根本不可能實現的,速度越大,質量就會越大,引力就會變得越來越大,如果真的到了無窮大的境界,那麼可能會導致天地間的毀滅,所以超光速在短時間內是根本不可能形成的。
  • 肉眼能瞬間看到75億光年外天體,是否意味「眼速」比光速快?
    ,速度幾乎貫穿了我們生活的方方面面,它可以用來描述物體運動的快慢,也可以用來描述做某些事情效率的高低。那麼問題來了:人類的肉眼能夠瞬間看到幾十億光年外的超新星爆發,是不是意味著人類的「眼速」要比光速還要快呢?如果不是,為什麼光需要走幾十億年的距離,肉眼瞬間就能夠看到了呢?
  • 黑洞的判定,怎麼察覺並判斷一個天體是不是黑洞呢?
    不過有時候由於黑洞太小了,而周圍的電磁波又太過耀眼,我們很難在其中確認黑洞存在與否,於是我們就要用到一個附加手段,這也是判定黑洞最可靠的證據,那就是強X射線天體的質量。由於中子星的質量絕對不會超過太陽質量的3倍,所以如果發現的X射線天體具有超過太陽3倍的質量,那麼這個天體就只能是黑洞而不可能是其他天體。
  • 死後會去哪呢,暗物質的世界是不是我們死後去的世界?
    暗物質(是理論上提出的可能存在於宇宙中的一種不可見的物質,它可能是宇宙物質的主要組成部分,但又不屬於構成可見天體的任何一種已知的物質大量天文學觀測中發現的疑似違反牛頓萬有引力的現象可以在假設暗物質存在的前提下得到很好的解釋。現代天文學通過天體的運動、牛頓萬有引力的現象、引力透鏡效應、宇宙的大尺度結構的形成、微波背景輻射等觀測結果表明暗物質可能大量存在於星系、星團及宇宙中,其質量遠大於宇宙中全部可見天體的質量總和。
  • 既然光速最大,為什麼用望遠鏡可以看到幾百萬光年外的東西?
    我們肉眼最遠可以看到6000光年的星星,用天文望遠鏡可以看到幾百萬光年以外的天體。其次,是幾百萬光年外的東西發出的光射向天文望遠鏡,射向我們眼睛,而非天文望遠鏡或我們的眼睛以光速發出什麼東西到了幾百萬光年外
  • 光速沒辦法超越的宇宙鐵律是不是真的?
    人類文明發展史也可以說是速度發展史,在古代,人們都是步行出去,最快的交通工具應該是馬車,因此,古人的活動範圍是非常有限的,大多數人一生只能在幾百英裡的範圍內活動,但隨著人類進入科技發展的時代,各種快速交通工具不斷湧現,自行車、摩託車、轎車、飛機、火箭等,速度也越來越快,有了快速的交通工具,我們可以在很短的時間內跨越數千公裡、數萬公裡,我們可以從地球的南端飛到北端,穿過地球的每一個角落。
  • 既然光速最大,為什麼用天文望遠鏡可以看到幾百萬光年外的東西?
    我們肉眼最遠可以看到6000光年的星星,用天文望遠鏡可以看到幾百萬光年以外的天體。按照光年的定義,幾百萬光年,以光的速度也得走幾百萬年,因此有人產生疑問:既然光速是宇宙中最快速度,沒有超光速的問題,那為什麼人們用天文望遠鏡可以看到幾百萬光年外的東西?
  • 銀河系的形狀是扁平的,我們所處的「宇宙」是不是也是扁平的呢?
    宇宙中存在著大量的天體,包括恆星、行星、衛星、矮行星、小行星、彗星、星雲、星際塵埃等等各種類型的天體,而天體之間由於相互吸引和相互繞轉而形成了不同層級的天體系統,其中包含地球的天體系統從小到大分別是地月系、太陽系、銀河系、總星系和宇宙。
  • 廣義相對論說:為什麼超過光速,就可以回到過去?
    就是在宇宙中,物體的運動受到時間和空間的影響,而目前人類已知的最快物體是光,光的傳播速度是300000km/s,目前光與時間的刻度為定義宇宙運動的第一法則,愛因斯坦預測,任何物體在宇宙中運動只能無限接近光速,並不能隨意超過光速。
  • 我們看到的天體都是幾千萬年以前的,那今天所看到的都是假的嗎?
    我們夜晚抬頭看星空,如果沒有光汙染和空氣汙染,能夠看到一個比較明亮的星空。這當中一個個光點其實來頭都不小。除了極少數的太陽系內的天體,絕大多數都是太陽系外的天體甚至是星系。我們看到的星光實際上也不是此時天體才發出的光,它可能很久遠,甚至比我們的年齡還要久遠。為什麼會這樣呢?光速實際上,能影響到當下的永遠都是過去,現在影響的其實是未來,最根本的原因就是光速。
  • 星星離我們非常遠,為何我們的眼可以看到幾十億光年之外的星星?
    我們今天看見很多的星星,其實我們看見的他們的魂靈,因為實際上很多都以及不存在了。實際上我們現在能看到的星星,很多都已經不存在了!因為我們看到的是幾十萬年或幾百萬年前的星星發出的光,那麼這段時間內它們可能已經因為種種原因毀滅消失了!二個問題,宇宙誕生至今已有138億多年,我們目前能夠看到的都是光走了138億年範圍的天體。
  • 人類為啥能看到100億光年外天體,因為我們看到的宇宙只是過去的
    光年是長度單位 ,一般被用于衡量天體間的時空距離,其字面意思是指光在宇宙真空中沿直線傳播了一年時間所經過的距離,所以人類能夠發現100億光年外的天體和太陽多少年齡並沒有任何關係。人類是如何看到100億光年外的天體呢?
  • 超越光速就可以回到過去?不可能!但你會看到一種神奇景象
    ,如果人類可以以光速的速度運動,那時間是不是就是靜止了?如果人類以超越光速的速度運動,人類是不是就可以時光倒流、回到從前、改變歷史了?可以肯定的說:任何有質量物體的運動速度都不可能超過光速,但如果人類真的有一天能過超過光速的話,我們也不可能穿越時空、回到過去,眼前反而會是另一幅奇怪的景象
  • 人類其實永遠看不到現在,因為我們的眼睛看到的都是過去的景象
    人類是如何探測到100億光年外的天體呢?我們的眼睛不過是一個光敏的器官。人的眼光沒有「光」,只能接受光,因此根本沒有速度可言,物體發出或反射的光進入我們的眼睛,光線進入眼睛時,會經過晶狀體(lens),晶狀體類似於透鏡,可以將光線聚焦在眼睛後部的視網膜(retina)上,根據物體的遠近,晶狀體會調節自己的形狀,確保光線能夠聚焦在視網膜上。晶狀體變厚時,焦距變小,所以更能彎曲光線,讓我們能夠看到更近的物體。類似的道理,晶狀體變薄時,焦距變大,我們能夠看到更遠的物體。
  • 我們體內的松果體是不是眼睛退化來的?
    首先,醫學的研究表明人類可能擁有第三隻眼,現在醫學解剖人體時震驚的發現,人的前額部位,雖然沒有眼睛,但是有眼睛的全部結構。科學家推測這是一隻退化的眼睛。正如傳說的,松果體就是人類的神秘的「第三隻眼睛」所在之處。被認為可以通過靜心、冥想、練氣功、打坐等方式,有體內的能力激發活絡之後,方可發揮作用。可以捕捉到左右眼看不見的物體。不需要經過瞳孔,水晶體,視神經等等的傳導,直接可以在腦海中成像。
  • 我們是不是應該確信神的存在?
    我們生活著的地球是一個很神奇的地方,在那麼多的已知星球裡,目前確認的只有地球孕育出了生命,也只有地球的環境允許生命在這裡萌芽。它的所有巧合都完美的剛剛好,讓人在驚嘆的同時,不由得懷疑是不是有神秘力量在背後操控。
  • 在我們浩瀚的宇宙中,是不是只有一個「太陽」?
    我們人類生活的地球是宇宙中一顆普通的行星,宇宙是時間和空間的集合體,宇宙是極為浩瀚的,目前人類依舊沒有探測到宇宙的邊界,目前人類觀測到的「可見宇宙」半徑大約為466億光年,至於宇宙是不是有邊界,依舊是科學界爭論的話題。