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当光线经过漫长的旅行后会怎样？

张子豪 2025-10-13 01:58 1

为了解答这个问题，先来听一个关于乔(Joe)的故事，一个可观察到的第一个存在光子的故事。
在很久很久之前，没有星星，没有星系，没有行星，当然更没有人。只有一个巨大的热等离子体气体球，里面电子和质子自由翱翔，跳跃出彼此华丽的舞蹈。

乔(Joe)就像所有其他光子一样，被困在里面，因为电子和质子不会让他离开。如此，他也只是无意识地在热等离子体气体的大球中四处反弹。之后，在那致命的一天，事情发生了变化:困住他的大球里面开始互相结合生成氢原子!
与电子和质子不同，氢原子并不想囚禁光子，所以乔突然就自由了!他高兴地与他身边的一些光子朋友飞到宇宙广袤空荡的空间中去。但空间并不是完全空的。他飞过正在燃烧青春激情的第一颗恒星。他参观了众多婴儿星系，每一个都是非常独特和美丽的。他飞到大量来自最近的超新星爆炸的婴儿光子边上。他沿着黑洞的重力场飞行，最后他知道如果他掉到黑洞里去的话，他就会永远消失。他飞过一个雄伟的星云，看着新的恒星在慢慢地诞生。
乔(Joe)飞啊，飞啊，飞啊。他飞了这么久，宇宙的范围不断膨胀，而且它仍在扩大。乔(Joe)的波长变长，颜色也发生改变，但他仍然是乔，只不过是老乔而已。
然后，有一天，他飞到银河系并进入有着46亿岁年龄的太阳系。他飞到地球的大气层中，被空气中的分子痛苦地撞击着。他飞到新泽西州，飞向一个巨大的射电望远镜。然后，突然，就像在138亿年前刚开始一样，乔的奇妙的旅程戛然而止。
那是在1965年。乔是一个许多被称为宇宙微波背景(Cosmic Microwave Background)的光子，是宇宙中最古老的光子集合，是从大爆炸(Big Bang)后发射出来的第一缕光芒。正是由于乔和他勇敢的小伙伴，人类现在才有证据表明，宇宙大爆炸发生在约138亿年前!

所以，回答这个问题-由光子组成的光可以任意地旅行(只要不中断)。随着时间的推移宇宙不断膨胀变大，他们的波长会被拉长，最后会变成不可见光形式的微波，但光子本身不会自行消失。他们的行进轨迹会被沿途所经过的诸如黑洞等大质量天体所影响，只要前面无所阻挡的话，他们将在相同的方向永远旅行下去。