公元前221年,秦王嬴政掃平六國(guó),在咸陽(yáng)舉行了盛大的登基大典,建立了中國(guó)歷史上第一個(gè)大一統(tǒng)王朝。算一下,距今是2246年。
理論上,如果我們現(xiàn)在站在2246光年外的某顆行星上架起望遠(yuǎn)鏡,這一幕應(yīng)該正在“直播”。 那我們真的能"看到"秦始皇嗎?
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光速?zèng)]有撒謊,但“光子”欺騙了你的眼睛
光速是有限的,大約每秒30萬(wàn)公里。這意味著我們看到的任何東西,其實(shí)都是它過去的樣子。你看見太陽(yáng),看見的是8分鐘前的太陽(yáng);你看見比鄰星,看見的是4年前的比鄰星;你看見仙女座星系,看見的是250萬(wàn)年前的仙女座星系。
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所以從純邏輯上說,如果2246光年外真的有一雙眼睛正在看地球,那他此刻接收到的光線確實(shí)是公元前221年從地球發(fā)出的,和秦始皇登基的年份對(duì)得上。
但問題是,那些光線里真的包含"秦始皇登基"的信息嗎?
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我們之所以能看見東西,是因?yàn)楣饩€從物體表面反射(或自身發(fā)光),進(jìn)入我們的眼睛或望遠(yuǎn)鏡。你能看見月亮,是因?yàn)樘?yáng)光照到月亮上反射過來;你能看見一棵樹,是因?yàn)樘?yáng)光照到樹葉上反射過來。
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秦始皇登基典禮發(fā)生在咸陽(yáng)宮的某個(gè)大殿里。那天的陽(yáng)光確實(shí)照在了秦始皇的龍袍上、王冠上、大臣們的朝服上,然后反射出去。這些反射光確實(shí)以光速向宇宙四面八方傳播,2246年后確實(shí)抵達(dá)了2246光年外的某個(gè)位置。問題是那些光子還剩下多少呢?
光子去哪了?
光線在傳播過程中會(huì)發(fā)生"擴(kuò)散"。想象你在一個(gè)足夠黑的房間里點(diǎn)亮一根蠟燭,如果你站得很近,蠟燭看起來很亮;如果你后退一百米,蠟燭就變成一個(gè)微弱的光點(diǎn)。
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這是因?yàn)橄灎T發(fā)出的光是向四面八方均勻擴(kuò)散的,距離越遠(yuǎn),單位面積接收到的光子數(shù)量就越少。具體來說,光的強(qiáng)度和距離的平方成反比,距離增加10倍,亮度下降100倍。
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2246光年是多少?大約是2.08乘以10的16次方公里。我們拿太陽(yáng)光做個(gè)對(duì)比:太陽(yáng)到地球的距離大約1.5億公里,陽(yáng)光照到地球上的強(qiáng)度是每平方米1361瓦。
如果太陽(yáng)在2246光年外,它的亮度會(huì)是多少?計(jì)算一下,大約是10的負(fù)24次方瓦每平方米,這是一個(gè)小得沒法想象的數(shù)字,比一個(gè)原子發(fā)出的光還微弱幾億倍。
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太陽(yáng)尚且如此,秦始皇龍袍反射的那點(diǎn)光算什么?一個(gè)成年人在陽(yáng)光下反射的光功率大約只有幾百瓦,而且不是集中發(fā)射,而是向整個(gè)半球空間漫反射。這些光傳播2246光年之后,能到達(dá)外星觀測(cè)者的望遠(yuǎn)鏡里的光子數(shù)量,用最樂觀的估計(jì),可能是每幾萬(wàn)億年一個(gè)光子。
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不是"每秒幾個(gè)",不是"每年幾個(gè)",是每幾萬(wàn)億年一個(gè)。你就是用整個(gè)銀河系那么大的望遠(yuǎn)鏡,等上宇宙毀滅也湊不齊一張照片。
更何況,就算你能湊齊那些光子,它們也早就混在一起了。秦始皇反射的光子、旁邊太監(jiān)反射的光子、殿柱反射的光子、殿外樹葉反射的光子,全部攪在一起變成一鍋粥。你沒有任何辦法把它們區(qū)分開來,更不可能"拼"出秦始皇的樣子。
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這就好比你往大海里倒了一杯紅墨水,然后問:能不能從太平洋對(duì)岸撈出那杯墨水?理論上那些墨水分子還在海里,但實(shí)際上你永遠(yuǎn)不可能找回它們。
那有沒有別的方法可以"看到過去"
既然直接看光子行不通,有沒有什么間接的方法?
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有人提出過一個(gè)腦洞:如果我們能造一艘超光速飛船,飛到2246光年外,然后用望遠(yuǎn)鏡往回看,不就能看到公元前221年的地球嗎?
這個(gè)方案的問題在于,超光速飛行在目前的物理學(xué)框架里是不可能的。愛因斯坦的狹義相對(duì)論指出,任何有質(zhì)量的物體都不可能加速到光速,更不用說超過光速。
當(dāng)物體速度接近光速時(shí),它的質(zhì)量會(huì)趨近于無窮大,需要無窮大的能量才能繼續(xù)加速。就算你有無窮大的能量,光速仍然是個(gè)不可逾越的屏障。
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有些科幻小說提出用蟲洞、曲速引擎之類的概念來繞過光速限制。這些概念在廣義相對(duì)論的框架里確實(shí)有數(shù)學(xué)上的可能性,但需要"負(fù)能量物質(zhì)"或者"奇異物質(zhì)"這些從未被發(fā)現(xiàn)過的東西。目前為止,這些都停留在純理論層面,沒有任何實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明它們真的存在。
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還有人提出另一個(gè)方案:如果宇宙里真的有高度發(fā)達(dá)的外星文明,他們幾千年前就對(duì)地球進(jìn)行過觀測(cè),并且把觀測(cè)數(shù)據(jù)保存了下來呢?那樣的話,雖然我們自己看不到秦始皇,但也許可以從外星人那里"借檔案"?
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這個(gè)設(shè)想倒是不違反物理定律,但它有兩個(gè)致命問題。第一,我們不知道有沒有外星文明;第二,就算有,他們憑什么會(huì)對(duì)公元前221年的地球感興趣?
地球只是銀河系里兩千億顆恒星中的一顆普通恒星的一顆普通行星,在那個(gè)時(shí)候還沒有發(fā)射任何電磁信號(hào),從外面看完全不起眼。一個(gè)外星文明有什么理由專門跑來給地球拍照?
看不見秦始皇,才是人類對(duì)宇宙最大的“敬畏”
物理定律或許冷酷,它親手掐滅了這個(gè)浪漫的腦洞。但這恰恰是天文學(xué)最迷人的地方,它不是關(guān)于“現(xiàn)在”的科學(xué),而是關(guān)于“過去”的考古。
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當(dāng)你抬頭看向星空,你其實(shí)是在回望歷史。 比鄰星的微光出發(fā)于4年前,銀河系中心的黑洞影像來自2.6萬(wàn)年前,而仙女座星系的那抹亮斑,則是250萬(wàn)年前的舊聞。整個(gè)宇宙就是一部正在播放的、巨大的默片,只不過每一幀畫面,都來自不同的時(shí)空。
在這個(gè)尺度下,人類的悲歡離合顯得如此脆弱。 一場(chǎng)宏大的登基典禮,對(duì)于地球是驚天動(dòng)地,但對(duì)于宇宙,連一陣漣漪都算不上。光線在擴(kuò)散,信號(hào)在衰減,噪聲在淹沒,“距離”是信息最大的殺手。 哪怕宇宙中擠滿了文明,我們依然也是孤獨(dú)的,因?yàn)闆]有任何吶喊能傳得足夠遠(yuǎn)。
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這不僅是物理的極限,更是對(duì)人類的當(dāng)頭棒喝。 兩千年前,秦始皇自以為功過三皇,萬(wàn)世不竭。但實(shí)際上,他登基那天反射出的光子,至今都沒能飛出銀河系的一條懸臂。在宇宙的時(shí)間軸上,所有帝王將相的宏圖霸業(yè),不過是真空中一閃而過的火花,甚至來不及留下痕跡。
這并非悲觀,而是一種極致的敬畏。
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此刻,那些曾在咸陽(yáng)宮大殿上反射過的光子,或許正散落在2200多光年外的虛空里。它們稀薄、破碎、混雜,再也無法拼湊回那個(gè)不可一世的瞬間。歷史只屬于經(jīng)歷它的人,以及后來記錄它的文字,它從來都不屬于光年之外的宇宙。
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