手電筒朝著天空照射1秒後關閉,這束光能飛到宇宙邊緣嗎?

2020-12-02 科學黑洞

小的時候就特別喜歡用手電筒照向夜空,可以清晰地看到手電光柱,但是這個光柱並不是無限延伸的,而是有一段距離,如果換成是光源更強的指示燈,這條光柱就會越長,當時就在想這束光在手電關閉後就消失了嗎?還是會繼續向遠處飛行,如果在遙遠的天體上有地外文明,那麼它們是否能在幾千年後看到這束手電光?甚至如果宇宙有邊緣的話,那麼它們是否會飛到宇宙的盡頭?

當然了小的時候是沒有人來告訴這些問題的答案,但是隨著求學以及讀書學習,也得到了想要的答案。我們從另外一個角度來說明一下這個問題,按照目前的主流觀點認為宇宙誕生於138億年前的奇點大爆炸,經過漫長時間的膨脹演化,可觀測宇宙直徑已經達到了930億光年。支持宇宙大爆炸理論有兩個證據,首先就是宇宙背景微波輻射,其次是星系紅移現象。

而這個宇宙背景微波輻射就很好地回答了這個問題,在宇宙空間背景上有著各向同性的微波輻射,某種意義上來講我們可以把它稱之為宇宙大爆炸38萬年之後的一縷餘光,經過漫長時間的能量損失,到今天已經變成了微波,只有最靈敏的儀器才能檢測出來。

當然如果是手電筒中發射出的光線,理論上這些光子會永恆的向著宇宙深空飛去,在真空中以每秒30萬公裡的速度遠離地球,但是這些光子並非是像中微子一樣幾乎不與任何物質發生作用,可以肆意地穿過天體,光子是會和其他粒子碰撞交換能量的。

對於光的認識是非常漫長的,光的波動性和粒子性爭論了好幾個世紀,最終得出結論光具有波粒二象性。1905年愛因斯坦總結出這種特性,當光照射在金屬上,會引起金屬的電性質發生變化,電子接收到一份份的能量動能增加,這就是著名的光電效應,1921年愛因斯坦因為光電效應獲得諾貝爾物理學獎。

那麼可想而知一束手電光照射出去,大量的光子向深空飛行,但是會不斷地被其他粒子吸收和釋放,從而讓光子的能量越來越低波長變得越來越長,以前的可見光逐漸的向紅外移動,最終就「消失」了。但實際上並非是真正的消失,只不過肉眼無法再看見,而光子依然遊蕩在宇宙深空中。

【那麼手電光最終會飛行到宇宙的邊緣嗎?】

其實這個問題前文已經提到了,按照目前的宇宙觀,我們知道宇宙誕生於138億年前那個無限緻密的奇點,經過膨脹形成今天的樣子,那麼理論上來講宇宙就應該是有邊緣的,也許在大爆炸之初宇宙還沒有一個巴掌大。

但是漫長時間過去了,宇宙從最初的減速膨脹到現在的加速膨脹,現在宇宙膨脹速度已經超過了光速,因此說即使宇宙存在著邊緣,那麼這束光也永遠都到不了宇宙的邊緣。況且提到宇宙邊緣的問題是很多人不喜歡看到的,因為宇宙有邊緣那麼也就意味著宇宙之外的概念是存在的。但是目前的科學體系在時間上不允許存在宇宙大爆炸之前的概念,在空間上不允許存在宇宙之外的概念。

因為討論宇宙盡頭的問題,最終都難免會落入無限的重複當中,科學家有過這樣的猜想,認為宇宙是四維空間的,就像是人類在三維空間地球表面上移動,想著一個方向永遠都不會有終點,並且還會回到起點。那麼如果宇宙是四維空間,人類在三維空間中移動,那麼最終也是永遠沒有盡頭的。

向太空射到手電光,它會一直向深空飛行,但永遠都無法達到宇宙的邊緣。

文/科學黑洞,圖片來源網絡侵刪。

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  • 打開手電筒1秒後立即關閉,發出的光能照射到宇宙邊緣嗎?
    我們知道,哈勃望遠鏡可以觀測到的目標最遠是距離地球130億光年的原始星系,也就是說,來自130億光年的光子都能夠照射到地球上。既然如此,如果我們用一個手電筒,打開1秒之後立即關閉,那麼這束光是消失了還是會繼續飛行,如果能夠繼續飛行的話,那麼這束光是否能夠飛到宇宙邊緣?
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  • 用手電筒照射夜空1秒後關閉,這束光線能飛到宇宙的什麼地方?
    而手電筒是我們生活中不可缺少的照明設備,特別是在野外時,可以給我們很大的幫助,那麼你在使用手電筒時,是否想過這樣一個問題。用手電筒對著夜空中照射,隨即關閉手電筒,這一束光線去了哪裡?可能抵達宇宙盡頭嗎?
  • 用手電照天空1分鐘後關閉,光去了哪裡?能到宇宙邊緣嗎?
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  • 手電筒對著天空照射一秒後關掉,光是消失了,還是會繼續傳播?
    在夜晚,當我們用手電筒對著天空照射時,就可以看到有一束光飛向了遠方,照進了漆黑的夜空中。說到這估計有很多人好奇了,如果手電筒只打開了一秒鐘就關掉的話,光最終去哪裡了呢?光是消失在了夜空中,還是會繼續傳播呢?其實光並沒有隨著關閉手電筒而消失,而是以每秒接近30萬公裡的速度繼續傳播,只不過我們肉眼看不到而已。
  • 手電筒關閉之後,這束光會到達宇宙盡頭嗎?
    手電筒是很多家庭的必備工具,雖然現在用電比較方便,難免會出現停電的情況。當我們把手電筒的光照射在一個物體上的時候,光會受到物體的折射進行反射,如果我們將手電筒的光照向天空,你會發現,天空中會留下一道光的痕跡,那麼有手電筒發出的這道光是在宇宙中繼續傳播,還是會突然消失不見呢?
  • 光在夜空中會達到宇宙邊緣嗎?科學家的解釋豁然開朗
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    在晴朗的夜晚,天上布滿繁星,如果我們拿著手電筒或者雷射照向天空,我們可以看到一束光柱飛向遠方。如果關掉手電筒,光柱隨之立刻看不見。那麼,手電筒發出的光去哪裡了?這些光是消失了,還是飛到宇宙中繼續傳播?首先,我們能夠看到光柱,是因為空氣中的塵埃顆粒會讓光子發生散射。手電筒關閉之後,沒有光子繼續進入我們的眼睛中,所以光柱馬上會消失掉。
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    把手電筒朝著太空方向照射,它的光會一直飛向宇宙深處嗎?這個問題解釋清楚也不難,如果是在絕對真空中,手電筒只要一打開,在30萬公裡以外的地方就能看到手電筒發出去的光,光在真空中的傳播速度是30萬公裡每秒,且不會衰減。
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    不過,如果將光速放在浩瀚的宇宙之中,光速就顯得沒有那麼快了,因為宇宙非常大,科學家們目前所探測到的宇宙範圍是930億光年的距離,這是什麼概念呢?光從地球出發,大約需要465億年的時間,才有可能抵達宇宙的邊緣。而不少科學家都表示,我們所探測到的宇宙範圍很有可能只是冰山一角,甚至,我們連宇宙究竟存不存在邊界都不知道。
  • 手電筒關閉之後,光子都去哪了?
    不知你有沒有想過,你關燈或者關閉手電筒後,光去哪了?回答這個問題之前我們首先要了解光的本質,以及它究竟是怎麼誕生的。光是什麼?廣義上來說,任何溫度高於絕對零度的物體都在「發光」,但細究起來,能被人類肉眼接收到的可見光,主要誕生於電子能級躍遷過程中。簡單來說如果你有一個手電筒,那麼通電加熱燈絲的一瞬間,組成燈絲的原子中的電子,就會吸收能量從而躍遷到高能級,然後再回落到低等級,此時原子就會發出一個光子。當大量電子同時重複「一高一低」過程時,大批光子就會從手電筒裡跑出來。
  • 某國反飛彈起飛1.5秒後飛上7000米,你信嗎?
    宣稱在1.5秒內就可以飛到7千米高度,速度是音速的23倍,幾乎相當於第一宇宙速度,可以衝出地球。許多人驚嘆不已。但是對於瀚海狼山(匈奴狼山)來說,如果誰真的相信了,那就真的上了當。由簡單的中學速度公式計算而得。那完全不符合基本物理定律,牛頓肯定會說,反導飛彈和他的基本力學原理根本不是一回事。
  • 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?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。
  • 假如有一艘飛船,一秒能飛一億光年,有可能飛到宇宙邊緣嗎?
    一艘飛船,一秒飛一億光年,這個速度已經足夠了,至少穿越宇宙的能力是絕對有了。1秒鐘能飛出1億光年的距離,那麼1分鐘就是60億光年,2分鐘就接近已知宇宙邊緣,3分鐘已經突破到人類的視線之外了,15分鐘多點就趕上宇宙大爆炸了。
  • 關掉手電筒的燈之後,原來的光是消失了還是繼續傳播?
    手電筒可以幫助我們在黑暗的環境下進行照明,但把手電筒關閉之後光線也隨之消失了。那麼原本的那束光線是直接消失了呢,還是繼續在傳播呢?在照明系統不太發達的地方,手電筒發揮了重要的作用,於是我們常常可以看到在一些沒有路燈的地方有人拿著手電筒在照明。
  • 假如在地球上用手電筒照射月亮的話,光線能到達月亮嗎?
    我們地球距離月球還是非常遙遠的,差不多有38.4萬公裡左右,這個距離是相當的遙遠,打個比方來說,太陽系當中有八大行星,把這八大行星塞到地球跟月球之間也是完全可以的。那麼假如在地球上用手電筒照射月亮的話,光線能到達月亮嗎?夜晚的時候是因為有月亮,我們才能在地球上看見一絲光明。
  • 如果我們以一光年的秒速飛行,能飛到宇宙的邊緣嗎?
    但是在浩瀚的宇宙面前,光速簡直就是一個弟弟,即使是用光年這一距離單位,數值也能達到百億。宇宙是否有邊緣,有範圍呢?這一問題的熱度經久不衰,即使已經討論了快一個世紀了,人們對這個問題的答案還是抱有強烈的好奇心。但是事實很殘酷的是,單憑目前人類的科技水平,科學家們還無法斷定到底是宇宙沒有邊緣,還是人類的科技無法探測到邊緣。
  • 關閉手電筒後,射向太空的光束真的會消失?結果把你騙了多少年
    光是直線傳播的,但當光遇到另一介質(均勻介質)時方向會發生改變,改變後依然緣直線傳播。而在非均勻介質中,光一般是按曲線傳播的。