为什么宇宙万物都是历史,宇宙从来没有前进过?
光在空气中的传播速度比在真空中慢一点。事实上,在一些极端的实验中,有可能减慢光的速度来爬行,甚至让它看起来像是在后退。但是在我们日常生活的尺度中,光传播得如此之快,以至于我们感觉周围的一切都在实时发生。
仰望夜空,这种错觉开始站不住脚。
光从那里到达地球是需要时间的,所以离得越远,离开那里就越早,所以我们在某一时刻看到的天体都是过去的。
我们看到的相对较近的月亮是1.2秒前,而较远的太阳大约是8分钟前。可以认为,这些测得的数据——1.2光秒和8光分——既可以描述时间,也可以描述距离。
太阳半径70万公里,光子在太阳内部随机传播。太阳的半径是70万公里。太阳中心产生的一个光子到达太阳表面大约需要654.38+00万年。光速每秒30万公里,太阳半径约70万公里。粗略估计,光子从太阳中心到表面需要两秒多的时间,但为什么实际需要将近654.38+00万年?这是因为光子在太阳内部以一种特殊的方式运行。
光子的自由程△L:1cm;
太阳半径r:7×10 8m;
真空中光速为c:3×108m/s;
光子随机行走的步数为n,行走距离为l:
根据随机游走公式,L =△L√N;
那么光子从太阳中心随机游走到太阳表面所需的时间就是t:
T=R^2/(△lc)
=(7×10^8)^2/(10^-3×3×10^8)
= 1.6× 10 12秒≈ 518万年;
以上只是一个粗略的估计,但也说明了太阳中心产生的光子到达太阳表面大约需要654.38+00万年。然后到达太阳表面的光子行进到654.38+0.5亿公里外的地球,只需要8分钟左右。
更远的天体,比如其他恒星,距离地球非常远,它们的距离通常以光年计算。光年是指光在一年内走过的距离,大约相当于6万亿英里(相当于10万亿公里)。即使是最近的恒星系统,比邻星也位于四光年之外,所以对我们地球上的人来说,比邻星就是四年多前它的光开始传播时的样子。
这样,有限的光速使我们能够对过去进行有价值的观察。当我们尽力往远处看的时候,我们观察宇宙越远,我们就越早观察到时间上的情况。
就遥远的星系而言,我们看到的是几亿年前宇宙相对年轻时的样子。
有些星系特别远,虽然它们的光已经走了6543.8+037亿年,但仍然没有足够的时间到达我们地球。可能还有更遥远的天体,我们永远不会知道。
因为宇宙在膨胀,而且膨胀的速度似乎在加快,所以可能会出现这样的情况:如果遥远星系的光没有到达我们地球所需的时间,所以我们现在看不到这些星系,那么我们永远也看不到。
因此,我们永远看不到宇宙现在的样子,我们看到的只是宇宙发展史上的各个阶段。
在不违反狭义相对论的前提下,有超光速传播的方法,但这些超光速手段要么是透明介质(比如水),要么是无法传递信息。
要打破光速在太空中的极限,与宇宙的交流就像我们在地球上的日常交流一样容易。这被认为是一个几乎不可能的任务,即使考虑到不寻常的理论。