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管理系统开发 手电筒向夜空照一秒再关掉,发出的光哪去了?它们能飞到宇宙的止境吗?

发布日期:2024-09-07 03:26    点击次数:168

要是咱们掀开手电筒向夜空照一秒再关掉管理系统开发,咱们将会看到,在关掉手电筒的刹那间,手电筒发出的光束也会肃清,那么,它发出的光哪去了呢?底下咱们就来聊一下这个话题。

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践诺上,咱们看到的光束,其实是手电筒发出的光子遭遇空气中的微粒(如尘埃、烟雾、细小水点等等)所发生的散射景象,而在手电筒关掉之后,由于莫得光子链接插足咱们的眼睛,是以在咱们看来,手电筒发出的光束就肃清了。

也即是说,在手电筒关掉之后,其之前发出的大部分光子仍然在沿着原有的旅途链接传播,由于地球大气层中的主要气体(氮气和氧气)对可见光是透明的,而手电筒发出的精辟主要聚首在可见光波段,因此在较为理思的情况下(晴朗少云,空气中杂质少、透明度高),一部分光子就有可能径直穿过地球的大气层,插足到茫茫的宇宙空间。

咱们知说念,光子是具备波粒二象性的,也即是说,它们既具备“波动性”,也具备“粒子性”。

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从“波动性”这方面来讲,光子其实即是量子化的电磁波,凭据麦克斯韦电磁场方程组,变化的电场会在空间中激勉出磁场,变化的磁场又会在空间中激勉出电场,如斯反复地瓜代变换,就酿成了电磁波。

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由于这种瓜代变换是不会破钞能量的,而电磁场也不错存在于真空,何况其缔造速率为光速,因此光子就不错一直在宇宙空间中以光速传播,不需要特地的能源。

从“粒子性”这方面来讲,光子其实是一种静止质料为零的基本粒子,凭据狭义相对论,静止质料为零的粒子只不错光速指引,在此基础上,再加上光子的半衰期是无尽长的,因此光子就不错一直在宇宙空间中以光速传播,不需要特地的能源。

由此可见,无论是从“波动性”照旧“粒子性”来分析,咱们齐不错得出这么一个论断,即:关于手电筒发出的那些依然插足宇宙空间的光子而言,只有莫得受到艰辛,它们就不错一直在宇宙空间以光速传播下去。

需要知说念的是,宇宙的空旷经过远超咱们的思象,凭据科学家的估算,从举座上来讲,宇宙中物资的平均密度概况超越于每立方米存在着6个质子,而这也就意味着,当光子在宇宙空间中传播时,其遭遇艰辛的概率其实瑕瑜常相等低的。

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在此基础上,再加上手电筒发出的光并不是平行光,跟着传播距离的增多,其发出的光子也会越来越散布,因此咱们多情理笃信,这些光子中有一部分会无尽无休地在宇宙空间中传播。那要是竟然这么的话,它们能飞到宇宙的止境吗?很缺憾,谜底是狡赖的。

宇宙到底有莫得止境?这其实是一个悬而未决的问题,有东说念主以为宇宙是恢弘渊博的,也有东说念主以为宇宙是有止境的,很较着,要是宇宙是恢弘渊博的,那“飞到宇宙的止境”这么的说法也就莫得了意旨,另一方面来讲,即使宇宙真的有止境,这些光子也无法飞到何处,为什么呢?咱们接着看。

科学家早已发现,宇宙是处于一种握续扩展的现象,这种景象就会使那些远处的天体齐会具备一个辨认咱们而去的速率。

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这种速率被称为“退行速率”,从表面上来讲,一个天体与咱们的距离越远,其“退行速率”就越快,这不错用一个简短的公式“v = Hr”来进行态状,其中的r代表天体与咱们的距离,H代表一个常数。

这个常数被称为“哈勃常数”,它态状的是宇宙的扩展速率,在往时的日子里,科学家依然估算出“哈勃常数”的数值约为67.80(±0.77)公里/秒/百万秒差距,这里的“百万秒差距”是一个距离单元,换算下来大要是326万光年。

需要知说念的是,“退行速率”的本体其实即是天体在空间扩张的带动下辨认咱们的速率,而不是天体在空间中的指引速率,因此“退行速率”并不会受到狭义相对论的边界,而这也就意味着,当距离跳跃一个临界距离时,天体的“退行速率”就不错跳跃光速,凭据上述公式咱们不错策画出,这个临界距离大要为144亿光年。

正如前文所言,光子是以光速传播的,了然于目的是,光速是无法追上超光速的,而这也就意味着,即使手电筒发出的一部分光子能够在宇宙空间中无尽无休地传播,它们也弥远“追”不上144亿光年以外的天体,在这种情况下,它们就弥远无法飞到宇宙的止境,毕竟只是是可不雅测宇宙,其半径就有大要460亿光年。

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(注:可不雅测宇宙的半径是凭据光速、宇宙的年岁以及宇宙扩展速率策画出的服从)管理系统开发

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