光子 飞到2200光年外,能看到秦始皇吗?这算不算穿越到了过去?
光的本质是电磁波,它既然能传递电磁力,也可以传输信息,例如我们日常生活中看到的所有力的作用,例如你拿起了手机、拿起了杯子、汽车在路上跑等等,这些行为说到底都是电磁力在起作用。
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电磁力是宇宙四大基本力之一,和引力一起掌控着宏观世界的构造和运动。
光(电磁波)作为信息的载体,它也是宇宙中传输信息的基本形式;
例如我们的使用无线网络、光纤都在电磁波在传递信息,还有我们生活中“看”这个行为,其实也是电磁波传递信息的典型代表。
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我们知道电磁波波普非常的广泛,从波长极短的伽马射线一直到波长数百米的无线电,而我们眼睛能够看到的波长范围只有400nm到700nm之间这个极小的波段。
这就是我们常说的可见光,我们眼睛就像是一个光信号接收器一样,可以接收这个波段的光子,还能辨别出不同波段的颜色,所有我们才看到这个花花世界。
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在自然界有些东西它可以自己发光,有些东西它不能发光,只能反射光线,但无论哪一种只有这些光线进入了我们的眼睛,那么光线就会把这个物体自身的一些信息带给我们。
这就是我们生活中“看”这个行为背后的科学道理。
那么我们看到的物体都是它当下的状态吗?
我们知道不管啥东西,都会与我们有一点点的距离,就算你在看手机,那至少也得和你的眼睛距离40公分吧。
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如果光传递信号的过程是瞬时的,也就是光飞跃距离的速度是无限的,那么我们此刻看到的所有东西,都是它的瞬时状态。
但是真实的宇宙并不是这个样子的,光有速度而且是一个有限的速度,每秒30万公里,不管它有多快,只要它速度有限,那么我们看到的所有东西都是它过去的样子。
例如我们看到的月亮是1.28秒之前的,因为光需要花这么多的时间才能从月亮到地球,才能被我们眼睛接受到,所有我们看到的月亮都是过去的状态。
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太阳也一样,我们看到的是8分钟前的太阳,4.2年前的比邻星,8.6年前的天狼星,24年前的织女星等等。
那么反过来从这些星球上看地球,根据距离的不同我们也可以看到不同时期地球的过去。这一点没有错,理论就是如此。
那么我们站在2200光年外的一颗星球上看地球,能看到秦始皇吗?
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2200光年外的星球上,它们现在接收到的地球反射的光线确实是2200年前的,因为地球上反射的太阳光必须花2200年才能达到哪里,才能被哪里的人看到。
如果它们看地球的话,地球的夜晚不会灯火通明,因为那时还没有电灯,地球的大气可能更加纯净,因为人类还没有进入工业时代。
可以看到处在战国时期的中国,可以看到秦始皇一统六国等等过去的这些地球历史,这在科学理论上完全没有错。
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但是现实情况下却无法办到。甚至在2200光年外,都很难看到地球的存在,更不用说去看清它上面有没有灯火,有没有建筑,看清它的大气,看清一个人的存在。
因为地球本身不发光,它不是一颗恒星,只能反射太阳光,所以地球的本质亮度很低,而且我们还知道一个物体的亮度会随着距离的增加而成倍的衰减;
这是因为一个物体发出的光随着距离的增加,会扩散到越来越大的面积,那么单位面积内的光子数量就会减少。
例如距离增加一倍,亮度就会减小两倍,当年旅行者1号在结束行星探测计划以后,在距离地球64亿公里的地方转过身还拍摄了一张地球照片。
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在这张照片上地球只是一个蓝色的小点,大小只有一个像素。64亿公里地球的光度已经衰减成了这个样子,更何况2200光年外。
如果真的在2200光年外有一个智慧生命,它用足够先进也足够大的望远镜在对准地球观察,就算持续曝光数月的时间,估计也无法接受到来自地球的一颗光子。
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