關燈後瞬間消失的「光」哪去了？科學理解光速的與量子的聯繫

如今的天文學家告訴我們，可觀測宇宙是一個以地球為中心，半徑465億光年的球形時空。

雖然可觀測宇宙內也有攜帶著信息的引力波，甚至是中微子，但對人類而言，光子才是信息傳遞的主力。

從肉眼到天文望遠鏡再到射電望遠鏡陣列，人類之所以能「看到世界、看到宇宙」，都是因為光子通過各種渠道進入了人眼。

20世紀初，愛因斯坦和普朗克根據當年的「楊氏雙縫幹涉實驗」以及新發現的光電效應，指出光子具有波粒二象性，終結了物理學時長達數個世紀的爭論。

到這裡關於光的作用以及本質我們就了解的差不多了。

消失的光子

那麼光源消失之後，或者說手電筒關閉之後，光子都去哪兒了呢？

從光子的形成機理來看，誕生於電子能級躍遷過程中的他們天生就沒有靜止質量。因此誕生瞬間他們不需要加速，就能直接以光速前進。

光子概念圖

對速度高達30萬千米每秒的光子來說，逃逸速度僅為11.2千米每秒的地球，顯然是個很小的地方。因此在人造光源發光的一瞬間，第一批光子其實就已經遠離地球了，兩秒鐘不到的時間，他們就能飛出地月系。

但在人類的肉眼看來，普通人造光源發出的光在不遠處，就因為空氣而散射了。

而一旦光源關閉，最後一批光子便會瞬間到達數萬公裡之外，且人類的肉眼完全捕捉不到光子的飛行軌跡。

所以在大腦的感知中，光源關閉的瞬間，光子也就消失了。

但事實上，人造光源發出的海量光子總是會有一部分變成漏網之魚，進入太空飛向宇宙深處。

在絕對理想的情況下，如果一個外星文明足夠先進，那麼他們完全可以通過收集來自地球的光子，看到地球上曾經發生的一切。

光速不變

光子這部分，我也就不多說了，下面基於「光速不變」為大家做一些推演。

儘管科學家已經確定了「宇宙膨脹」和「量子糾纏」是兩個超光速現象的存在。

但他們不傳遞信息，所以也不違反相對論。如果信息傳遞速度的上限是光速，真的是一條鐵律，那麼宇宙中是不可能出現「有效控制範圍若干光年」的文明的。

《銀河帝國》那樣的帝國終究只是太空歌劇，不可能在宇宙中真實存在。

畢竟不論是電磁波還是引力波，又或是是中微子，他們的信息傳遞速度都還是光速，每秒30萬公裡的光速。

每秒30萬公裡，意味著需要十萬到二十萬年，才能將命令從銀河系的一端傳遞到另一端。如此極端的延遲對任何一個高速發展的文明來說都是無法承受的。因此「信息傳遞速度等於光速」這條宇宙規律基本上杜絕了「範圍超級文明」出現的可能性。

宇宙文明的真實圖景，可能是所有文明都被困在不同的「光速水窪」中。跳出這個水窪，意味著文明會因為通訊延遲而分化。不跳出這個水窪，意味著整個文明在消耗完水窪內的資源後，將從宇宙中消亡。

如何在未來的高速擴張中始終保持整個文明的「向心力」，避免因為時差以及各種原因彼此分化甚至敵視？

而這個問題，可能是宇宙中所有智慧文明都要考慮的問題。