【当光线经过漫长的旅行后会怎样?】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 。
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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!
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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 。
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