為什麼人的肉眼能夠看到數百萬光年外的天體?看完就明白了

2021-01-18 探索宇宙說

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

如果有人問你:宇宙中最快的速度是多少?相信很多人都會回答是光速。沒錯,在人類現有科技體系裡,光速是最快的速度,而且這個速度目前只限於沒有質量的物質,如果是有質量的物質,其速度只能無限接近光速而無法到達。

雖然光速在我們的認知裡是一種無法想像的速度,但是在浩瀚的宇宙尺度面前,光速其實跟龜速也差不多。可是有一些情況卻讓很多不理解,比如每天太陽從東方升起的時候,我們瞬間就能夠接收到太陽光,要知道以太陽到地球的距離,光子也需要8秒的時候才到到達。

當夜晚降臨之後,我們也可以瞬間看到月光,而太空中的月光從月球出發到地球也需要1.3秒。還有夜晚浩瀚的星空那些閃閃發亮的星星,它們大部分都是距離地球非常遙遠的恆星。比如全天最亮的恆星-天狼星,它距離地球約8.6光年,光子到達地球需要8.6年。

其它的數千顆可見恆星,它們距離地球都在千光年左右。而人類肉眼能夠觀測到的最遠恆星是8200光年外的仙后座ρ星,它的體積是太陽的450倍。當然,這不是人類肉眼能夠看到的最遠距離,如果你是在南半球,可以看到距地球約20光年左右的大小麥哲倫星雲,以及肉眼可見的最遙遠星系-250萬光年外的仙女座星系。

甚至在某些時候,我們還能夠看到恆星死亡爆發的場景,比如代號GRB 080319B的伽馬射線源距離地球75億光年,是人類肉眼可見的最遙遠恆星爆發。人類肉眼能夠觀測得如此遙遠,於是有人產生了這樣一個問題:為什麼人的肉眼能夠看到數百萬光年外的天體?難道眼速超越了光速?

其實很多人知道,眼速不可能越越光速,而事實上眼速差不多也是光速,如果再算上光線照射視網膜細胞,形成化學反應和電脈衝,再通過神經傳到大腦進行分析,產生意識的過程,人眼看東西的速度比光速要慢。那為什麼我們的肉眼卻可以看到遙遠星空的天體呢?

事實上,這種情況並不是人眼主動看到的,而是一種被動的接受行為。人眼之所以能夠看到東西,那是因為物體發出的光或反射的光子進入了我們的眼睛,然後大腦接收到了這部分光子信息,所以才看到了相關物體。同樣的道理,宇宙中的天體想要讓我們看到,首先就需要從天體發出或反射的光子進入人類的肉眼才行。

我們能夠看到距地球數千光年,數百萬光年外的恆星,主要是恆星內部核聚變反應釋放出的光子以光速經過漫長的時間來到了地球,而當時你的眼睛正好處在光子經過的區域,於是進入了你的視野,才看到了光子中包含的信息,看到了遙遠的恆星。

比如我們能夠瞬間看到太陽,是因為太陽光子從表面出發經過8分鐘時間到達了地球,然後被我們的眼睛接收到。我們並不是瞬間就接收到了太陽光,而是經過了8分鐘,因此,我們看到的數千光年,數百萬光年外的天體也不是它們現在的光子發出的信息,而是在數千年前,數百萬年前發生的光子信息。

因此,我們的肉眼接收到的信息永遠都是過去式,無法接收到即時的信息。我們生活在地球上,之所以覺得眼睛看到的信息就是即時發生的,那是因為眼速基本接近於光速,而地球內的距離又相對較短,所以以眼睛光的速度接收那些光子信息非常快,所以才感覺不到這是過去發生的事情。

可是到了宇宙則不同,光速只是基本速度,太陽系外的恆星距離地球都比較遙遠,而那些恆星發生的光子經過了幾年,幾千年或幾百萬年才到達了地球。我們的眼睛接收到這些光子信息,看到了遙遠過去的恆星情況,而現在的恆星情況如何,還需要漫長的時間才能知道。不僅是我們的眼睛看到的信息是過去式,天文望遠鏡觀測到的天體或宇宙現象,也都是遙遠過去的事情。

比如人類能夠觀測到的最遙遠GRB 080319B的伽馬射線,我們看到的只是75億年前的超新星爆炸,現在這裡是什麼情況,我們是不知道的。正常情況下,要了解現在的情況,需要75億年之後才知道。由此可見,在宇宙中想要了解即時發生的信息,基本是做不到的。

人類探索了解宇宙,正是通過這種過去式的信息來進行分析和研究。既然是過去的信息,那麼必然會存在一些不完美的地方。而要真正了解宇宙,破解宇宙的終極奧秘,光依靠被動接受這些過去的信息是不行的。必須要以超快的速度走近觀測才可以。

比如,我們要了解恆星死亡超新星爆炸的情況,最好的方法就是靠近這顆恆星,才能夠觀測到即時的情況,這樣得到的數據信息才更可靠真實。如果是爆炸產生的光子經過了數百萬年或數十億年才到過地球被我們接收到,那麼這些光子信息在漫長的旅程中會不斷丟失,最後我們得到的也不過是一些殘缺的數據。

當然,靠近觀測自然是非常好的,可是這樣的事情對於現在的人類來說,還是一個遙不可及的夢想。要實現在宇宙中縱橫探索,需要飛船有極快的速度,這個速度越越了光速。遠不是我們現在可以理解的,可能有人會說了,光速不是宇宙的極限速度嗎?那還如何越超光速?

事實上,光速是宇宙中最快的速度只是人類在現有科技下得出的結果。可是在宇宙中,科學家也發現了一些超越光速現象,比如宇宙膨脹的速度。

超越光的速度有可能已經牽扯到了時空的應用,而我們現在對時間和空間了解極其少。只有弄懂時空的奧秘,或許才可能真正實現時空穿梭。我們壽著這一天的到來。

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  • 肉眼看到的星空,並非真實的星空?答案顛覆認知
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  • 人的眼睛最遠能夠看到多遠的星體?
    據科學家們統計,夜空中用肉眼能夠直接觀測到的星星大約有6000多顆,其中絕大部分都是恆星,而且距離地球普遍沒有超過1000光年。那麼,我們人眼所能看到的最遠星球,距離地球會達到多少呢?由於星體的大小本身是一個固定值,我們在地球上觀測出它們的大小,則直接與距離有關,太陽系的一些行星因為和地球距離較近,雖然本身不發光,但是反射的太陽光線也會引發人眼的視覺刺激,因此我們還是會比較容易地在夜空中看到水星、金星、木星、土星,距離再遠的行星,比如天王星和海王星我們則很難用肉眼捕捉到,而太陽系外的其它恆星系中的行星,我們更無法通過肉眼觀察到。
  • 人類看到的星星都是銀河系以內的嗎?有沒有銀河系外的?有哪些?
    第一,我們肉眼看到的星星絕大多數是銀河系的。人的肉眼最多能夠看到視星等6級的天體,視星等視星等,就是看起來星星的亮度,不是星星真正的亮度,這除了與星星真正的亮度有關外,還與距離有關。人類肉眼基本只能看一萬光年以內的天體,而銀河系本身直徑就有10萬光年(據最新資料顯示,銀河系直徑約在10萬到18萬光年之間),中心厚度有一萬光年,邊緣厚度也有3000到6000光年,我們的太陽系位於一條叫獵戶臂的支臂上,距銀心有2.8萬光年,所以我們看到的滿天星星也只是銀河系中很小的一部分。那麼人們就絕對看不到河外星系的星星嗎?
  • 用肉眼能夠看到銀河系以外的星星嗎?
    要用肉眼看到銀河系以外的星系還真是不容易,但也不是沒有可能。我們所在的銀河系直徑有16萬光年,共有4000億顆恆星,大部分集中分布在銀心周圍。二是較強的光線對較弱的光線有「遮蓋」效應,在恆星質量差別不太大的前提下,距離地球越近,我們看到的視星等就越小,亮度越大,強星光在進入我們眼睛之後,對視星等高出很多的星星就非常不敏感,比如月亮滿月非常明亮時,位於它周圍視角區域的星星,我們就很難看到是一個道理。
  • 晚上看到的星星為什麼亮度不一樣?
    在這些星星中,只有幾顆是太陽系中只能反射太陽光的行星,餘下的都是太陽系外自身能夠發光的恆星。如果天體自身亮度很高,但距離地球很遠,那麼,這個天體在地球上用肉眼看來就有可能比較暗,甚至看不到。如果天體自身亮度不高,但距離地球很近,那麼,這個天體在地球上用肉眼看來就有可能很亮。
  • 既然我們用肉眼就能看到仙女座星系,那它在哪裡?怎麼才能找到?
    在觀測條件良好的夜空下,我們一抬頭就會看到滿天的星星,在這個時候我們通常會覺得自己看到了一大片的宇宙,但事實卻並非如此,實際上我們用肉眼所能看到的星星大概只有6000多顆,並且它們中的絕大部分都位於距離我們數千光年的範圍以內。但我們也不必太過氣餒,因為畢竟我們還是可以用肉眼看到幾個遙遠的星系,比如說仙女座星系。
  • 在地球上肉眼能看見的所有星星,都是銀河系內的嗎?
    肉眼可見的星星基本都是在銀河系範圍內的,而且絕大部分都集中在1000-1500光年的範圍內!而這已經包括全天區(包括南半球)肉眼可見的6000-7000顆左右的恆星!但並不僅僅是這些天體,還有一些深空天體我們也能用肉眼見到,但觀測條件相對比較高!
  • 1光年究竟有多遠?步行1光年要多久?
    但在觀測條件較好情況下,我們用肉眼就能看到星空中的點點繁星。遙望深邃的星空,我們想知道這些星星離地球有多遠。日常生活中,有許多的長度單位,例如,釐米、米、千米,但這些長度單位太小了,用於表示天體的距離很不方便,需要用到天文學中的長度單位。
  • 為什麼現在都無法看到銀河?
    人造光害會掩蓋掉暗淡的星光,所以大部分的星星都無法看到,只能看到一些明亮的星星,例如,太陽系中的幾顆行星,還有像天狼星、織女星、牛郎星、大角星等明亮的恆星。不但人造光源會導致肉眼可見的星星變少,而且月光也會加劇光害。正所謂「月朗星稀」,尤其在滿月前後,月球變得很亮之時,夜空中暗淡的星光也會被遮蔽掉。
  • 科學家發現宇宙超級結構,達到了5.2億光年,人類能夠走出去嗎?
    古時候的人們也經常會抬頭望星空,想要弄明白天上的太陽,月亮以及晚上的大量星星到底是什麼?在很多古人的眼裡,天上的一切都是屬於地球的,地球就是整個宇宙。可是隨著人類文明的不斷進步,其中的一些智者通過長期大量的觀測思考,也明白了天上的太陽,月亮,星星等根本不是屬於地球,而是地球之外的天體。
  • 不用望遠鏡,肉眼都能看到哪些星星?
    看起來四邊形中間星星很少,其實中間有十幾顆比6等星亮的星,視力好的人可以看到幾顆,因此飛馬座四邊形可以用來檢驗視力的好壞。飛馬座從飛馬四邊形東北角向外延伸,幾乎成一條直線,就可以看到仙女座,幾顆星的連線就猶如仙女優雅的躺在那兒。
  • 他只是恆星中「小弟弟」,肉眼能看到的級別
    太陽究竟有多大,一個數字就能夠說明,我們上學的時候都知道,如果太陽裡面是空心的,裡面可以裝下146個地球,而基本上在太陽系當中,也沒有一個比太陽更大的天體,所以在太陽系我們都是環繞太陽而存在的行星,不過要說起來,如果將太陽放在整個宇宙當中,那麼他的大小還真算不上是什麼,即便是放在恆星裡面也是小弟弟級別的。
  • 15億光年外的天體,不斷向地球發射神秘信號,它想告訴我們什麼?
    這些年來人類在宇宙中顯得過於孤獨,同時為了滿足我們的好奇心,我們的腳步現如今已經踏入到了其他星球和星系之中,希望能夠在宇宙中找到其他的生命體,前不久,國外的天文學家公布了一項數據,15億光年外的一個天體,在不斷的向地球發射神秘信號,5年來接收到了26次,它是想告訴我們什麼?
  • 能用肉眼能到嗎?
    在宇宙中,仙女座星系算是一個離銀河系比較的河外星系,它距離我們大約254萬光年。對於人類而言,這個距離遙不可及。254萬光年相當於2400億億公裡,秒速為192公裡的帕克太陽探測器飛完這段距離需要將近40億年。那麼,我們能用肉眼看到這個銀河系的近鄰嗎?
  • 「南極長城」被發現,距離地球僅5億光年,為何現在才發現?
    長城我們大家都很熟悉,它是我國古代建造出來的防禦軍事系統,能夠把外族人隔離在國土在外,在受到襲擊的時候也能及時燃起烽火,給國家和人民報信。 這個長城被科學家命名為「南極長城」,因為它處在地球最南端附近,距離也很近,只有5億光年,這是人類發現的離我們最近的宇宙超結構天體了,它的長度是14億光年,由上萬個星系和星塵組成