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如果一束光沒有碰到任何東西,這束光就可以一直存在下去嗎?

如果光沒有進入我們眼睛,我們看不到,但這不代表光不存在。理論上,光可以一直存在下去。光攜帶著能量,它的能量大小與其頻率有關。頻率越高,波長越短,能量也越大。既然光是能量,它們如果與物體發生碰撞,光能就會被物體吸收而轉化為熱能,這樣光就會消失。但如果光沒有碰到任何東西,它們的能量是不會消失的,也就是說光可以一直存在下去。

從狹義相對論的角度來看,光不會經歷時間的流逝,這是因為光始終以光速運動。從本質上來說,光永遠被定格在它們產生的那一瞬間。如果光碰到其他物體而被吸收,對於光本身來說,它們剛一誕生就被吸收,沒有任何時間間隔。正因為如此,在宇宙幾乎為真空的環境中,光基本上不會碰到其他物質,所以它們能夠永遠在宇宙中傳播下去。

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在地球上,我們可以接收到來自遙遠天體在很早之前發出的光。例如,我們現在正在接收到天狼星在8.6年前發出的光、大麥哲倫星雲在16萬年前發出的光、風車星系在2100萬年前發出的光、NGC 7318在3億年前發出的光。儘管時間已經過去這麼久,這些光依然可以來到地球上。

雖然光本身在真空中不會損失能量,但由於宇宙空間的膨脹,將會導致光的波長變長,頻率降低,所以光的能量將會逐漸耗散。宇宙最早的光產生於138億年前的早期宇宙,那時宇宙的平均溫度大約為3000 ℃。經過138億年的空間膨脹之後,這些光的能量逐漸損耗,已經衰變成微波,對應溫度只有-270.5 ℃。儘管如此,我們至今還能探測到它們,這就是宇宙微波背景輻射。

不管是宇宙真空還是如地球一般的複雜環境,光的存在都是有時間限制的,只是時間有長有短。

首先在地球一般的環境中,光會被反射,散射等等,使得光子分散,同時能量也會降低,一旦光子或者光波耗盡了能量,就會被其它物體吸收或者附著於其它物體表面,比如我們房間里的燈光,就是在房間裡面不斷的反射中消耗掉了本身的能量,被地板牆壁和屋子裡的其它物件吸收掉,所以我們關掉了燈以後,屋裡馬上就黑暗下來。失去了能量的光子不會再被我們的眼睛感受到。

其次,即使在宇宙真空中,光依然不能永久存在,首先,宇宙中不存在絕對真空,只不過宇宙中的粒子數量比地球這種地方要低很多個數量級,可能一個立方的宇宙空間中只有一個粒子的地方也是有的,既然是有,就一定會對光有所削弱。還有各種星體星系的引力對光的作用,也會削弱光的能量。

第三,並不認為接近真空的宇宙中除了粒子就沒有別的,量子和空間的關係現在還沒有弄清楚,相信整個宇宙都是一個量子的海洋,量子在空間中誕生,馬上又泯滅於空間,物質能影響空間,物質可以轉化為能量,那能量和空間又是什麼關係,既然物質可以削弱光纖,那足夠大的空間也一定可以讓光線的能力慢慢降低,直至光子失去所有能量。

總結,光存在的時間取決於兩點,一是空間的潔凈度,而是光線本身的強度。

PS:未經同意不得轉載(圖片來源網路)

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