如果地球发出射线能到达宇宙边缘吗(人类可知的宇宙边缘)
从地球发出一束绝对直的射线,有多大概率它会到达宇宙边缘?我尽量简单地回答这个问题。
先说结论:首先,在宇宙中不存在一束“绝对直的射线”;其次,射线到达“宇宙边缘”的概率为0;第三,射线百分之百会被阻断。
直线只存在于数学模型
有许多我们觉得天经地义的东西,其实在现实中是不存在的。比如说一维的点、绝对平的平面,还有绝对直的直线。
宇宙中的一切物质都是三维的体,我们常说的点、直线和平面都是数学上理想化的概念。你可能会说“不对呀!光就是走的直线”。确实,在理想状态下,当我们打开激光笔,它发出的光是笔直的。但同时爱因斯坦也说了,一切有质量的物体会扭曲它周围的时空,而光在这扭曲的时空中穿行,它行进的路线也必然是弯曲的。只不过,我们周围的物体质量都不够大,只有像太阳那么大的天体才能明显弯曲遥远的星光。所以,当你从地球发射一束光时,你以为它是绝对笔直,其实那不过是你无法判断它弯曲的弧度罢了。
如果一束射线的能量足够强,它能很幸运地穿越几亿光年而不被阻挡,也会因为宇宙中各种天体扭曲的时空而扭来扭去,并不能成为一条绝对的直线了。
宇宙有边缘吗?
这是个具有争议性的问题。一部分科学家认为有,按照“大爆炸理论”,宇宙起源于138亿年前的一次奇点爆炸,并且到今天为止,宇宙空间还在以超光速的速度急剧膨胀着,因此我们看不到宇宙的边缘。还有少数科学家认为宇宙是无限的,我们可以观察到的空间只不过是整个宇宙的一小部分。
但不管是哪一种理论,今天从地球发射的一束光永远都无法到达宇宙的边缘。因为即使宇宙有边缘,它膨胀的速度也远快于光速,更何况宇宙没有边缘呢!
光会被阻断吗?
答案是肯定的。
宇宙看起来很空旷,我们能看到几十亿光年外恒星发出的光,反过来,我们发出的光应该也能到达那里。但实际上,在几十亿光年之外的恒星数不胜数,而在地球上能看到的却并不多。因为绝大多数恒星的光芒都由于各种原因消失在太空中了。
宇宙空间并非如我们想象的那样是理想的真空。在那些看似一无所有的地方存在着许多分子云、游荡的粒子和尘埃,这些粒子看起来很稀薄,但在几十亿年的距离里它们会一点一点地吸收光的能量,将其转化为热能,然后散射到其它方向。
我们之所以看不见几百亿光年之外的恒星,有很大的可能是它们的光芒被宇宙中的粒子吸收并散射掉了,因此无法到达地球。
宇宙中还密布着数以亿计的黑暗天体,比如黑洞、中子星和黑矮星,这些星球不发光,因此我们看不见它们;它们还凭借强大的引力扭曲光线并吸引它们,这也使得我们无法看到躲藏在它们背后遥远的恒星和星系光芒。
同样地,我们从地球发射出去的一束射线,即便是出了大气层,它也会被黑洞和星尘吸收,永远无法到达宇宙的边缘。