第1个回答 2022-08-29
在晴朗的夜晚，天上布满繁星，如果我们拿着手电筒或者激光照向天空，我们可以看到一束光柱飞向远方。如果关掉手电筒，光柱随之立刻看不见。那么，手电筒发出的光去哪里了？这些光是消失了，还是飞到宇宙中继续传播？
首先，我们能够看到光柱，是因为空气中的尘埃颗粒会让光子发生散射。手电筒关闭之后，没有光子继续进入我们的眼睛中，所以光柱马上会消失掉。手电筒发出的光除了有一部分被我们看到之外，还有很大一部分光子会一直以光速前进。
然而，即便天气晴朗，地球上还是有很多看不见的空气以及尘埃颗粒，那么，手电光会不会完全被大气层吸收掉呢？这些光子能否穿过大气层呢？关于这个问题，可以来看一下太阳光。
太空中的太阳光可以穿透地球大气层到达地表，为我们带来光和热。在穿过大气层时，部分太阳光会被大气吸收掉。在太空中，地球所在的位置，太阳辐射的强度为1368瓦/平方米。垂直到达地表之后，太阳辐射强度减弱为1000瓦/平方米，这意味着大约27%的太阳光被大气吸收掉。
因此，手电筒发出的光不会完全消散在大气中，其中一部分光子可以进入太空中。那么，这些光子在宇宙中能够传播多远？它们可以一直到达宇宙的尽头吗？
光既有粒子的性质，又有波的性质，它们是电磁波。变化的电场可以激发出磁场，而变化的磁场又能激发出电场，如此反复交替，就形成了电磁波，也就是我们所说的光。
电磁场可以存在于真空中，不需要介质，所以光能够在真空中传播。不仅如此，交互变换的电磁场不会消耗能量，电磁场建立的速度为光速。因此，光子在太空中始终以光速向前传播，在此期间不会消耗能量。光子产生的瞬间，其速度就能达到光速，它们的运动无需一个动力源。
就算光子被物体吸收，它们从某种意义上来说也不会消失。因为物体吸收光子之后，物体中的电子将会跃迁到更高能级，这种状态并不稳定，电子又会跃迁回稳定的能级，同时辐射出新的光子。
除非光子遇上黑洞，它们将会完全消失在宇宙中。根据爱因斯坦的广义相对论，黑洞是一种极度扭曲的时空，其质量都集中于中心的奇点。如果光子掉进黑洞中，即便它能以光速前进，也无法逃出黑洞的扭曲时空，这也是为什么黑洞本身是完全看不见的。
但在浩瀚无比的宇宙中，空间是极其空旷的，大部分光子都不会遇到物体或者黑洞，这意味着它们可以一直在宇宙中传播，并不会凭空消失掉。宇宙大爆炸38万年后，产生了最早的光子，它们经过138亿年的时间也没有消失，如今还在整个宇宙中传播。
也就是说，当年我们用手电筒朝天照射出去的光子还在宇宙中前进。这些光子用一年的时间就能离开太阳系，进入星际空间中。如果光子朝着垂直于银道面的方向前进，它们用一千多年的时间就能离开银河系，进入浩瀚的星系际空间中。
不过，手电筒的光子永远也无法到达宇宙的尽头。这并不是因为它们的能量不够，而是因为宇宙空间正在超光速膨胀，而且膨胀速度还在加快，光子永远也无法到达遥远的宇宙。正因为如此，遥远宇宙的光子也永远无法来到地球上，那里对于我们而言永远不可见。