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既然星光是亿万年前发出来的,那我们看到的宇宙,都是假的吗?

  不知道大家有没有看过这样一张照片,旅行者一号在奔向远方之前最后一次回望地球、拍回照片。在照片当中,地球渺小得只剩下一个小点儿,这也让人类第一次直观地感受到了自己的渺小。
  微小的地球
  人是一种矛盾的生物,明明渺小却向往广阔的天空,我们总想看看这宇宙到底有多大,一睹灿烂夜空背后的真相。
  殊不知其实亲眼看到的星光可能都欺骗了我们,因为星光都是亿万年前发出来的 ,当这束星光抵达地球并投射进我们的眼睛时,它的本体也许已经陨落了。那么,我们看到的宇宙都是"假的"吗?
  宇宙的真假
  大家都知道,宇宙各个天体和星系之间的距离是十分遥远的,所以我们常常会使用光年作为计量单位,毕竟光是人类已知最快的速度了。
  可是光速再快,传递也需要花费时间,因此,距离我们越远的天体发出的光,想要到达地球就要经历更长的时间。在这段漫长的时间当中,那个天体可能已经消失了,但是这束光抵达地球让我们误以为它还存在,这是否意味着我们"所见皆为虚妄"呢?
  如果因为星光的延迟性,就判定宇宙是假的,那未免也太过偏激了。诚然,我们现在在地球上观测到的天体发出的光都是有"延时"的,这也是没办法的事情,毕竟大家也没有"千里眼",无法凭借肉眼直接望穿宇宙。只能说,我们看到的是过去的宇宙,至于这个过去到底有多少年,就要看它距离地球的远近了。
  以月球为例,除了天气不太好的夜晚,月亮基本都会出现,而且因为它离我们很近,所以相较于其它天体发出的光,它的光点更大更亮。
  但是你知道吗?其实你看到的月光也是有延时的,以月亮距离地球的最远距离405696km为标准,将光速放入其中,就可以得出我们看到的可能是月亮在 1.2s之前  发出的光 。 那我们能因为这是月亮之前1.2s之前发出的光就判定月亮就是假的,不存在的吗?显然这种想法是不对的。
  此外,许多人应该也听过太阳熄灭之后,地球上的我们要在8分钟之后才能感觉到 。这也是因为,光的传递需要时间,不同于月亮,太阳距离我们更远,所以我们接收到的太阳光实际是太阳之前发出来的。即使太阳突然熄灭,地球也不会立即陷入黑暗。
  以上我们所说的是时间上的延迟,除此之外,光还会受到宇宙空间的影响。爱因斯坦在相对论当中就有提到过时空扭曲 这个概念,光虽然可以在宇宙当中自由地穿梭,却也会受到这一因素的限制。
  根据新闻报道,美国的一个国际天文小组利用 南极地面望远镜 和 赫谢尔望远镜 观察宇宙大爆炸的"余晖"。观察过程当中他们发现 宇宙大爆炸的光在传递的旅途当中发生了扭曲 ,他们称其为B-模式。
  赫谢尔望远镜拍摄到的宇宙
  由此可以看出,我们看到的星光不仅是延迟的,它的形态受光传递时的扭曲影响可能也发生了变化 。换言之,想要直接通过肉眼看到"真实的本体"是不太可能的,"眼见为实"这个道理好像并不适用于光测宇宙。毕竟宇宙实在是太大了,我们眼见的范围又十分有限,二者之间巨大的差距使得大家观测到的东西势必与本体之间有偏差。
  所以,通过相关的解释我们就能够回答文章开篇的问题了。虽然星光都是亿万年前发出来的,那颗星星可能也已经不存在了,但却不能说我们看到的那颗星星或者说是宇宙就是假的。因为它在过去是存在的,哪怕现在消失了,也不能抹掉它存在的痕迹,而这束光的到来就是它曾经存在于这个宇宙最好的证明。只要存在过,那必定都是真的。
  光速与光年
  其实在宇宙当中存在着七彩斑斓的光,不过我们用肉眼能够看到的实在是太少了。所幸现在科学家可以借助各种设备观测到这些光,还可以依照光的某些性质计算出那些天体和我们之间的距离。可以说,光速的发现和确定,对于宇宙的观测而言具有非凡的意义。
  光速指的是电磁波或者光波在真空和介质当中传播的速度,当然因为宇宙的环境是真空的,所以我们一般以光在真空中传播的速度为定值,约为299792458m/s ,一般会四舍五入取30万公里/秒 。
  真空当中传递的光速是人类已知的最大速度 ,并且光速与观测者相对于光源的运动速度是没有关系的,换句话说发出星光的那颗星星,不论它是静止不动的还是在加速狂奔的,我们测得的光速都是相同的。这个定量对于我们的观测而言也很有意义,毕竟如果各个数值都是变量,那人类可能永远也测不出一个准确的尺度。虽然现在也无法非常精确,但是偏差不会太大。
  在17世纪之前,人类就已经开始探索光速了。但是那时的探测设备十分有限,所以一般认为光速是无限大的,大家可以假想一下,如果光速是无限大的,那么我们看到的星光就没有"延时"了,但是光投射进眼睛成像还是需要时间的,不过相较于前文的超长延迟,这个时间可以忽略不计。
  光的探索历史,就这样从17世纪一直进行到19世纪。得益于科技的不断进步和发展,人们使用的测量方法和工具也更加高级,如克尔盒、谐振腔、光电测距仪等等 。在这种尝试下,1983年的国际计量大会,终于将真空当中的光度定为了精确值,从此"光速"成为了我们日常生活中经常听到的准确定量。
  确定了光速的基本数值以后,作为长度单位的光年 就横空出世了。光年常常被使用在计量天体距离当中,从字面上解释就是光在真空中沿着直线经过一年时间的距离,这样看有些拗口。换句话说,就是有一束光在宇宙当中奔走了一年终于到达地球了,我们探索它的光源时就会发现那里距离地球有1光年。
  因此光年是一种长度单位 ,是描述距离的。大家千万不要将它和一瞬间、一刹那等混淆了。
  根据计算可得,一光年的距离等于9460730472580800米。 目前人类制造出的飞行速度最快的物体是Helio-2卫星,它每秒可以飞行70.22千米,如果以这样的速度飞行1光年的距离大概要花4000年的时间。
  Helio-2卫星
  太空望远镜和射电望远镜
  虽然光速相对于宇宙的尺度而言,慢得就像是一只蜗牛,但是人类还是把光当做宇宙当中最棒的信使。因此为了更加清楚准确地观测到它们,人类制造出了很多的工具,望远镜就是必不可少的。
  因为地球的大气层会影响光的形态,而且地球上的光污染和天气影响,都会使我们的观测不够准确,因此太空望远镜就诞生了。这种望远镜一般不在我们的地球之上,而是被发射升空,直接在大气层外观测,它可以最大限度地收集光线,即使很远的天体发出的光线也可以被它捕获到。
  哈勃望远镜
  大家最熟悉的太空望远镜应该就是哈勃望远镜 了,毕竟在它服役的这些年间,向我们传回了无数宇宙星空的照片,其中那些绚丽的星云让人心生向往。哈勃望远镜的位置在距离地表600米左右,它不仅可以观测还可以直接立刻完成分析和数字处理。
  此外射电望远镜 ,虽然无法像太空望远镜那样向大家展示宇宙的图片,却也是宇宙观测当中必不可少的工具。它的作用主要是测量天体射电的强度和频谱等数据,就像代表地球的"信号接收员"一样。自从出现,它发现了脉冲星、类星体、宇宙背景辐射 等天文学重要发现,属于研究观测天体射电波的基本设备。
  "中国天眼"
  宇宙尺度下的距离测量
  在我们普通人看来,仅仅是观测到了星光就足够了,即使大家知道了那束光是天体过去发出的,也不会想要去探索它距离我们有多远,毕竟尺度实在是太大了。但是术业有专攻的天文学家们就一定要解决这个问题,他们想要制造出一把"尺子"来量一量我们和其他天体的距离 ,只有这样我们才能精准定位它们,不论是以后发射探测器实地考察还是登陆,都要确定地点。
  造父变星 就是衡量宇宙的一把尺子,它本身是一种具有准确周期性广编的经典变星,但是科学家法系造父变星当中的内禀光度和光变周期是成正比的。所以掌握了星云当中造父变星的光变周期就能计算出它的绝对光度,再加速光子流量计算,就能测量出距离。
  通过造父变星绘制的银河系
  1924年,哈勃在威尔逊山天文台使用当时世界上最 大的望远镜—Hooker望远镜观测了室女座星云和三角座星云中的造父变星,由此确定银河系外别有洞天。 宇宙当中的其它信使
  其实除了光以外,宇宙当中仍然有不少传递信息的信使。我们从开始仰望星空,根据肉眼的可见光来获取信息再到发明望远镜,能够观测到天体发出的电磁波,经历了很长的时间。所幸,这些年的科技发展迅速,技能全面提升的人类发现了电磁波 ,宇宙射线 、引力波 等都可以帮助我们观测宇宙。
  以宇宙射线为例,作为一种带电粒子流,它携带着高能天体的部分信息,是非常有价值的。目前世界上对于带电粒子流都有进行观测,我国也不例外。
  宇宙中最古老的光
  亿万年前的星光在大家看来可能已经非常古老了,但其实它们真的还算是比较年轻的。宇宙当中最古老的光,是当年宇宙大爆炸留下的"余晖"。通过宇宙微波背景辐射图 我们可以看出,那场爆炸的电磁辐射直到今天依旧存在,不过这些光以我们的肉眼是无法看见的。
  宇宙微波背景辐射
  通过这些古老的光,我们能够得出宇宙现在的年龄约为138亿年。这或许就是光速延迟的好处,能让我们时隔这么久依旧能看到宇宙诞生时的余晖,所以光实际代表着有关于过去的信息,这些信息都是真实的,从而证明宇宙也是真实的。

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