既然星光以光速传播,为啥138亿年过去了,还有星光没被看到?

作者&投稿:卢任 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

有不少人疑惑:既然光速是最快速度,而恒星之光又是光速传播,为啥至今还有不少星星没被人类看到呢?

但这些疑惑的人们并不知道哪些星光还没有到达我们的视网膜,那些星光到了也不被我们看到。迄今为止,有一些星光没有传到我们的视网膜,而且有的星光可能永远也不被我们看到,科学家也只是理论的猜想。

光速最快,无法超越,是有条件的。

这个条件有两个,一个是在真空环境,另一个是相对有质量的物质传递。

真空环境就是光速在真空中才能实现,而在不同的介质中就不一定最快了;而物质运动,是指光是由光子传播的,且传播带有能量和信息。光子没有静质量,只有动质量,而有静质量的物质,哪怕一个电子也无法达到光速。

但不能传递能量和信息的现象,就不受光速极限限制。比如什么宇宙膨胀、虫洞穿越、时空折叠、量子纠缠,这些既不是物质传播,本身又不携带信息和能量,不属于光速限制范围。

人眼观测任何物体都是依靠光或电磁波。

实际上光和电磁波是一码事,我们常说的光只是指“可见光”,可见光只是电磁波整段波谱中一个窄窄的波段,波长在380~760nm之间,而电磁波包含无线电波(包括长波、中波、微波)、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。这些电磁波都是依靠光子为媒介传输的,除可见光外,人眼对其他波段的电磁波都看不见,因此这些波段的电磁波又叫不可见光。

不可见光虽然人眼看不见,但人类可以通过射点设备或射线探测设备,让这些电磁波显形,经过电脑处理,变成人类可看到的图像,因此现代天文望远镜除了光学望远镜,还要射电望远镜、各种射线望远镜等等,通过这些望远镜,人类就可以全方位的了解宇宙,甚至可以穿透宇宙尘埃等的遮蔽,看到这些遮蔽后面的天体。

不管是人眼看到的图像还是射电射线图像都有延滞性。

光速每秒约30万公里,虽然很快,但还是有速度的。这样人眼看到的东西就永远不是即时的,而是“过去时”。例如,距离我们1米距离的事物,传递到我们眼中需要3亿分之一秒,这样我们看到的事物就是3亿分之一秒之前的样子;距离我们1千米的事物,就是30万分之一秒前的样子;而月球距离我们平均38.4万千米,那里发生的事情1秒多钟前的样子。

我们看到的恒星,除了太阳,最近也有数光年,远的数千光年,因此它们都是数年前甚至数千光年前的样子,而太空望远镜看到100亿年前的星系就是100亿年前的样子。这也是科学界常说的看到越远的恒星,其年龄就越年轻的道理。

还有星光没被我们看到,有两个方面原因。

宇宙诞生138亿年来,经历了138亿年的传播,理论上任何星光都能够被我们看到,但有几个原因让我们无法看到所有的星星。

其一,是我们宇宙太大了,人的视力是有限的,这样虽然有些星光早就传到了我们这里,但我们也无法看到。

人看到东西需要这个东西有一定的张角,也就是人的视力极限。研究认为,正常人眼的明视距离为25cm距离,可以分辨出两个距离0.073mm物点,再小就无法分辨了。另一种理论认为,一个物体入射到人眼中的最小张角为1',也有的认为要小于这个,为0.7'。

而望远镜看遥远物体也是有极限的。望远镜最小分辨角适用公式为:θ0=1.22λ/D。这里θ0表示最小分辨角,λ为光波波长,D为望远镜物镜直径。

因此一些恒星由于距离我们太遥远,直径光度都比较小,我们就无法看到了。目前人类通过哈勃空间望远镜,观测到最远的恒星叫透镜恒星1(LS1),昵称为“伊卡洛斯(Icarus),距离我们90多亿光年,是通过巨大天体引力透镜把效应把LS1放大了2000倍,才看到的。

肯定还有许多比这远,比这近但比这小,就无法观测到了。还有比这大比这近,由于没引力透镜效应而无法观测到的恒星。

其二,宇宙大爆炸和宇宙膨胀形成了两个视界,一个是过去视界,另一个是未来视界。这儿两个视界外属于不可观测宇宙,那里的天体有可能永远不被人类观测到。

过去视界是指宇宙大爆炸之后38万年这个范围。宇宙大爆炸初始阶段,宇宙处于极端高温高密状态,温度达到10^32K,密度达到10^94g/cm^3,一直到38万年后,温度才降到3000K以下。在这之前,光子和电磁波完全无法脱耦,宇宙被称为不透明的黑暗时代。人类的观测手段都是通过电磁波或可见光,因此这段黑暗时期人类无法看到。

大爆炸38万年后,电磁波才脱耦,宇宙对电磁波变得透明起来,如今观测到的微博背景辐射就是这个时候的事情,是宇宙大爆炸余烬的残留辐射。这是可见光还没有脱耦,一直到5亿年后,才有可见光线从宇宙深处发出,被人类所看到。

而宇宙在这个阶段是膨胀了很大的。据研究,宇宙大爆炸初始10^-35s时有过一段暴涨期,虽然只经历了10^-33秒,却经历了100次加速,也就是经历了2^100次扩大。这个宇宙到底有多大,谁也不知道,那里的样子永远传递不到我们的视网膜。

不过,近年来人们终于捕捉到了引力波,有人提出大爆炸初期虽然没有电磁波,但引力波是屏蔽不了的,或许在未来,人们可以通过引力波探测大爆炸初始38万年之间的那段秘密。但这还只是个预期,要实现它还需要长久的努力。

未来视界就是科学家们观测到,宇宙还在加速膨胀,而在宇宙遥远的边际,膨胀速度叠加已经超过了光速数倍。这样那里的星光就永远也传递不到我们这里。这部分星光是真正的永远也传递不到人类视网膜的“有些星光”,这个星光有多少,不可观测宇宙有多大,谁也不知道,就是今后有了引力波探测装置,也无法得到那里的信息,因为引力波也是光速,对超光速的事物无法探测。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

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在一个138亿年前的宇宙中,我们怎么能看到461亿光年远的地方?
答:那光仍将以光速向我们传播,以138亿年的时间跨度穿越138亿光年。但当这束光到达今天时,这个物体的距离可能是现在的两倍:如果它以接近光速的速度任意离开我们,距离我们的距离可能高达276亿光年。即使空间的结构没有随着时间的推移而改变,但我们今天可以看到的许多物体可能离我们138亿光年远。唯一的问题...

光速很快,为什么有些星星的光至今没有传到地球?也永远不会到达?_百 ...
答:但直到宇宙诞生后的38万年,由于温度的降低,中性原子的得以形成,此时大爆炸残余的辐射粒子(光子)才得以自由传播。也就是今天我们看到的微波辐射光子,但此时的宇宙并没有形成任何恒星或者星系,等宇宙一直膨胀了大约4亿年左右(或许更早),宇宙各个地方的第一批恒星才开始形成,恒星的光子才开始向我们...

现在我们看到的星光是来自几亿光年的星球上所发射过来的。这是真的...
答:由于不方便计量,所以在天文学里引入了“光年”这个单位,它是个距离单位,代表光在一年时间里所行走的距离,也就是光速乘以一年的时间(秒计),一光年即约九万四千六百亿公里。更正式的定义为:在一儒略年的时间中(即365.25日,而每日相等于86400秒),在自由空间以及距离任何引力场或磁场无限远的...

为什么我们看到的星光是几年前的?
答:光年的意思就是以光的速度行进一年。所以,我们能看到最远古的星光是137亿年前的星光。在我们现在人的认知当中,星星都是会发光的星体。所以我们晚上所能看到的大多数星星都是自发光星体,它们如果距离我们比较近的话就会变成太阳,但是它们离我们都比较远,所以我们看到的都是点点星光。接下来我来给大家...

光速为什么可以这么快?它的动力源是什么?
答:光的行为会表现出波粒二象性,光其实是电磁波,由交变的电磁场激发所产生,其传播速度即为光速。 正因为如此,光才可以跨过茫茫空间,从宇宙的各处到达地球。即便是138亿年前的宇宙第一缕光,如今仍然还以光速在宇宙中传播。 光的出生速度就是这么快,每秒30万公里,其实光子也不想,但它只是没有停下来的能量,因为...

时空扰动,荡起的引力波,究竟跑得有多快呢?
答:当光子在膨胀的宇宙中传播时,它们的波长随着空间结构的膨胀而延伸。它们的数量(和能量)密度会稀释,尽管它们总是以光速传播,但发射源和观测接收器之间的距离会改变。例如,在大爆炸刚开始的时候,大约138亿年前,在通货膨胀结束后10^-33秒:今天到达我们的光子在138亿年前离我们只有100米远。光子经过...

宇宙的星星非常遥远,为什么我们肉眼不到一秒就看到几十亿光年之外...
答:宇宙中的星星距离我们极为遥远,然而,我们肉眼仅需不到一秒就能看到数十亿光年之外的星星。这是因为星光不断地从宇宙中的天体射向地球。1. 我们所见的星星并非是它们当前的状态,而是它们数亿年前的样子。那些刚刚开始发光的星星需要数年甚至数亿光年才能被我们看见。光速虽然迅速,但在宇宙的尺度上,它...

宇宙到底有多大,看完你就明白了.绝对震撼
答:影像中发现了5500个星系,其中部分星系是现有宇宙年龄约4%时的影像。这样推算,可见宇宙可以有1800亿个星系。但实际上这个数字远远低于真正的数字,大约仅仅是后者的10%。当我们向遥远的深空观测,同时我们也是在做时光之旅。星系的光线在宇宙中以光速传播,我们现在所处的宇宙已经138亿年。当我们观测1亿...

夜空中的星光来自数光年外,我们看到的一切都是假的吗?
答:然而我们知道,光线的传播速度是有限的,太阳发出的光需要8分钟才能传播到地球,也就是说我们肉眼看到的太阳,实际上是8分钟前的太阳,由于光速是宇宙中信息传递的最高速度,所以我们没有任何办法在地球上提前看到太阳的样子。可问题是我们宇宙无比的广袤,可观测宇宙的实际半径就有465亿光年,我们要想...

人类看不到的宇宙到底有多少?
答:如果要做数学计算,并把这个小地区的5500个星系外推到整个天空,那么在可见的宇宙中将会有大约1800亿个星系。但是这个数字太小了,只占了实际存在的星系的10%左右。当我们回望遥远的距离,也在回顾过去的时间。来自遥远星系的光线只能以光速行进,而今天的宇宙正好是138亿年。当你看到花了1亿年的光线...