夜晚開啟手電筒朝黑暗處照去,黑暗處瞬間被點亮,但是關閉手電筒,又瞬間變黑。光線到底去哪裡了?這些光會不會逃出地球飛向宇宙呢?
消失的光線到底去了哪?
首先要弄清楚光是怎麼來的。
光在宇宙中無處不在,它的普遍性必然會有一個普遍性的創造源,那就是原子。
原子由原子核和核外電子構成,核外電子的分佈排列並不是中學課本上講的類似行星分佈的那樣,而是按照能級分佈。核外電子處於不同能級上。不同能級上的電子跳躍必然會釋放或者吸收能量。這種能量的單位就是光子。
大部分時候,核外電子不用吸收外界能量也會發生電子跳躍行為,躍遷行為會伴隨著核外電子釋放能量一同進行,這些能量以光子為單位釋放出來。絕大部分情況下,核外電子自發釋放的光子一般能量較低,是不可見光頻段的光子,所以大多數情況下並不能被人眼看到,但是我們可以藉助紅外捕捉裝置間接性看到它們。
核外電子還有一種釋放能量的方式,那就是先吸收外部的能量,繼而造成電子有規律地系統地進行能級躍遷行為,所以釋放的能量也是整齊劃一的,這些能量就以光子的形式釋放出來,這就是受激輻射,所有電子產品發出來的光都是受激輻射的產物。
那麼電子產品發出來的光子到底去哪裡了?
光子就是能量,如果光子一直在宇宙真空中飛行,那麼它就會永久飛行下去。這是不是就意味著我用手電筒發射的一束光可以永遠在宇宙中飛行嗎?
理論上是可以的。
手電筒發出的光子的結局無非就是三種
第一種就是被物質吸收
第二種就是被黑洞吸收
第三種就是永久在宇宙中飛行
事實上,部分的光子命運都是被物質吸收。
光子就是能量,它一旦遇到物質,就是被該物質核外電子吸收。所以它的命運就終結了。
地球表面的微粒,灰塵,空氣分子極其密集,大部分光子首先會被這些物質吸收。
然後一少部分光子會逃離地球,抵達星際空間。
能來到星際空間的光子也可能撞擊恆星或者行星這樣的天體。即便完美躲避被天體俘獲的可能,也有可能被星際物質吸收。
如果光子躲避了所有物質的吸收,那麼就會一直向銀河系中心飛去,直到抵達銀河系中心的黑洞視界範圍,最終被黑洞引力俘獲,再也無法逃離出來。
如果光子不僅躲避了星際物質,行星,恆星和黑洞的俘獲,那麼它就會一直飛行。
138.2億年前,宇宙發生了大爆炸,宇宙最初的光線大部分都被吸收了,但是仍有一部分光子繼續在宇宙空間遊蕩。美國科學家就曾捕獲過宇宙誕生之初的光線。
地球發出的光線會不會抵達宇宙邊界?
目前還不好說,主流觀點認為是不會的。
因為宇宙一直在膨脹,距離我們越遠的宇宙空間膨脹速率越快,甚至超過光速,所以這些光子可能永遠無法抵達宇宙邊緣。