夜晚打开手电筒朝黑暗处照去,黑暗处瞬间被点亮,但是关闭手电筒,又瞬间变黑。光线到底去哪里了?这些光会不会逃出地球飞向宇宙呢?
消失的光线到底去了哪?
首先要弄清楚光是怎么来的。
光在宇宙中无处不在,它的普遍性必然会有一个普遍性的创造源,那就是原子。
原子由原子核和核外电子构成,核外电子的分布排列并不是中学课本上讲的类似行星分布的那样,而是按照能级分布。核外电子处于不同能级上。不同能级上的电子跳跃必然会释放或者吸收能量。这种能量的单位就是光子。
大部分时候,核外电子不用吸收外界能量也会发生电子跳跃行为,跃迁行为会伴随着核外电子释放能量一同进行,这些能量以光子为单位释放出来。绝大部分情况下,核外电子自发释放的光子一般能量较低,是不可见光频段的光子,所以大多数情况下并不能被人眼看到,但是我们可以借助红外捕捉设备间接性看到它们。
核外电子还有一种释放能量的方式,那就是先吸收外部的能量,继而造成电子有规律地系统地进行能级跃迁行为,所以释放的能量也是整齐划一的,这些能量就以光子的形式释放出来,这就是受激辐射,所有电子产品发出来的光都是受激辐射的产物。
那么电子产品发出来的光子到底去哪里了?
光子就是能量,如果光子一直在宇宙真空中飞行,那么它就会永久飞行下去。这是不是就意味着我用手电筒发射的一束光可以永远在宇宙中飞行吗?
理论上是可以的。
手电筒发出的光子的结局无非就是三种第一种就是被物质吸收
第二种就是被黑洞吸收
第三种就是永久在宇宙中飞行
事实上,部分的光子命运都是被物质吸收。
光子就是能量,它一旦遇到物质,就是被该物质核外电子吸收。所以它的命运就终结了。
地球表面的微粒,灰尘,空气分子极其密集,大部分光子首先会被这些物质吸收。
然后一少部分光子会逃离地球,抵达星际空间。
能来到星际空间的光子也可能撞击恒星或者行星这样的天体。即便完美躲避被天体俘获的可能,也有可能被星际物质吸收。
如果光子躲避了所有物质的吸收,那么就会一直向银河系中心飞去,直到抵达银河系中心的黑洞视界范围,最终被黑洞引力俘获,再也无法逃离出来。
如果光子不仅躲避了星际物质,行星,恒星和黑洞的俘获,那么它就会一直飞行。
138.2亿年前,宇宙发生了大爆炸,宇宙最初的光线大部分都被吸收了,但是仍有一部分光子继续在宇宙空间游荡。美国科学家就曾捕获过宇宙诞生之初的光线。
地球发出的光线会不会抵达宇宙边界?
目前还不好说,主流观点认为是不会的。
因为宇宙一直在膨胀,距离我们越远的宇宙空间膨胀速率越快,甚至超过光速,所以这些光子可能永远无法抵达宇宙边缘。
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