科學(xué)認(rèn)為光子無時(shí)間概念，永不死亡，那為啥宇宙還是黑的呢？

光子是電磁波的媒介，從基本的物理原理來看，光子是電磁輻射的量子，是傳遞電磁相互作用的基本粒子。電磁波譜包含著長可大于上萬千米波長的無線電波，短至小于0.01納米波長的伽馬射線，其中可見光波長約在380納米到760納米之間。這些電磁波不管波長長短能量大小，都是通過光子來傳播的。因此都可以稱為“光”，只不過可分為可見光和不可見光。

與許多有質(zhì)量、會(huì)發(fā)生衰變從而具有有限壽命的粒子不同，光子的靜止質(zhì)量為零。根據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論能量公式E = mc^2（對(duì)于光子，m = 0，但E = h\nu，其中h是普朗克常量，\nu是頻率），光子以恒定的光速運(yùn)動(dòng)，其能量由頻率決定。由于沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)可供衰變，且不存在導(dǎo)致其消失的自發(fā)過程，所以只要不與其他物質(zhì)相互作用并被吸收，光子就會(huì)一直存在。

因此，在物理學(xué)的奇妙世界里，光子是極為特殊的存在，它們沒有傳統(tǒng)意義上的壽命。

光子在真空中的運(yùn)動(dòng)速度為每秒約30萬千米，這就是所謂光速，也是電磁波的傳播速度。愛因斯坦的狹義相對(duì)論論證了時(shí)間是相對(duì)的，具有尺縮鐘慢效應(yīng)，也就是說運(yùn)動(dòng)速度越快，尺度就越短，時(shí)間就過得越慢；直到光速，空間尺度成為零，時(shí)間停止。

從這個(gè)意義上來說，宇宙對(duì)光子來說是沒有距離的，即便930億光年尺度的可觀測宇宙，乃至比這更大的不可觀測宇宙，對(duì)光子來說尺度都為零，都能瞬間到達(dá)宇宙每個(gè)角落。這似乎是一個(gè)悖論，因?yàn)?30億光年尺度的宇宙，光也要走930億年，怎么會(huì)尺度為零呢？

這就涉及到相對(duì)論的鐘慢效應(yīng)了。狹義相對(duì)論認(rèn)為，在運(yùn)動(dòng)速度中，時(shí)間會(huì)發(fā)生膨脹，速度較慢時(shí)這種膨脹效應(yīng)很小，可以忽略不計(jì)，但速度越高，膨脹得就越大，越接近光速膨脹得就越明顯，達(dá)到光速時(shí)間停止。這樣，對(duì)于以光速運(yùn)動(dòng)的光子來說，就不存在時(shí)間概念了。

沒有了時(shí)間，從光子的感覺來說（如果光子有感覺的話），再大的宇宙也就沒有了尺度，任何角落都可以瞬時(shí)到達(dá)。但作為低速狀態(tài)下的觀測者~人類來說，光速在宇宙空間中傳遞還是有限的，需要時(shí)間傳播的，一光年就是光走一年的距離，可觀測宇宙有的直徑有930億光年，光要穿越這個(gè)尺度也需要930億年。

世界萬物，包括組成萬物的所有元素，都是有壽命的，有的壽命長，有的壽命短。如半衰期最長的元素是鉍209，其半衰期為（1.9 +/- 0.2 ) x 10^19年，也就是約10億億年；半衰期最短的元素是砹213，其半衰期僅為0.000000125秒。迄今為止，人類發(fā)現(xiàn)壽命最短的物質(zhì)是Z玻色子，產(chǎn)生后大概經(jīng)歷10^-25秒數(shù)量級(jí)的時(shí)間就會(huì)衰變。

但光子的運(yùn)動(dòng)速度為光速，沒有了時(shí)間概念，也就沒有了壽命概念，就是永生。這樣，理論上光子一經(jīng)誕生就不會(huì)死，直到天荒地老宇宙毀滅。既然如此，從宇宙大爆炸以來，光子就不斷地產(chǎn)生著，恒星核聚變、超新星爆發(fā)、天體碰撞都源源不斷的產(chǎn)生著光子，那么光子豈不越來越密集，如今應(yīng)該充塞著整個(gè)宇宙，宇宙豈不越來越亮？

那為什么如今的宇宙除了恒星星系之光，更廣闊的空間卻被黑暗吞噬呢？

這是因?yàn)閺拇蟊ㄩ_始那一刻，宇宙就一直在膨脹，根據(jù)哈勃定律，星系遠(yuǎn)離我們的速度與觀測者距離成正比，也就是說距離我們?cè)竭h(yuǎn)的星系退行速度就越快，足夠遠(yuǎn)的距離，其退行的速度就超越光速，這些星系的光就永遠(yuǎn)也無法到達(dá)地球，也就無法被人類觀測到。這樣，我們觀測到的只有有限的恒星之光，整個(gè)宇宙空間就不可能被全部照亮。

從另一個(gè)角度說，由于宇宙不斷膨脹，光在傳播中會(huì)發(fā)生紅移現(xiàn)象，也就是光波越拉越長，能量越來越降低，就越來越難以被觀測到。從這種意義上來說，太遙遠(yuǎn)星系傳過來的光就“消失”了，由此導(dǎo)致宇宙空間看起來就是漆黑的。

此外，光子雖然不會(huì)自然衰變和消失，但光會(huì)與物質(zhì)發(fā)生相互作用而轉(zhuǎn)化。比如兩個(gè)光子在極高能量下碰撞，可以形成正負(fù)電子對(duì)，這樣光子就轉(zhuǎn)化成為其他物質(zhì)了；再者，宇宙空間并完全真空，存在著大量星際介質(zhì)，如氫氣氦氣等組成的星際塵埃，還有恒星和行星，光在傳播中遇到這些物質(zhì)就會(huì)被吸收和反射、散射、折射，能量就會(huì)被轉(zhuǎn)化和消耗掉，輻射的方向也會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

因此，光子雖然壽命無限，但并非每一個(gè)光子都能夠以本來面目永遠(yuǎn)存在下去，其能量也會(huì)由于傳播距離而逐漸損耗變得暗淡無光。但正是由于光子無時(shí)間概念這個(gè)性質(zhì)，給人類觀測宇宙提供先天自然條件，讓人類通過各種觀測設(shè)備儀器，能夠看到來自百億光年距離的天體，洞悉宇宙的奧秘。

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