太空|1种很常见的现象,却让人细思极恐难以接受,背后原因无人知晓


太空|1种很常见的现象,却让人细思极恐难以接受,背后原因无人知晓
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太空|1种很常见的现象,却让人细思极恐难以接受,背后原因无人知晓
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太空|1种很常见的现象,却让人细思极恐难以接受,背后原因无人知晓
其实在我们的周围 , 有很多司空见惯的现象 , 如果我们不仔细思考其背后的原理 , 会觉得很正常 。
为什么我们能够清楚的看清景物?我们一直觉得这没有什么奇怪的 , 因为只要眼睛没问题 , 光线在空中飞行不受阻挡 , 这是再平常不过的 。
人的眼睛近视 , 看东西才会模糊 , 因为晶体的弧度让光线没有正确聚焦在视网膜上 。
除此以外 , 雾、水汽也会影响视线 , 让景物变得模糊 , 因为它们会影响光线的传播 。
空气也能让光线发生散射和折射 , 因为空气并不是空的 , 是由气体分子组成的 。
光碰到气体分子的时候 , 就会产生散射 。
其中蓝、绿光散射的最厉害 , 所以看上去天空是蓝色的 。
而太阳光被散射了蓝绿光以后 , 剩下的红、黄光的成分比较多 , 所以我们在地球上看太阳是黄红色的 。
在清晨或者傍晚看太阳 , 颜色会更红 , 因为光在空气中通过了更长的路径 , 散射的蓝绿光更多 。
阳光的光谱含有所有颜色 , 在没有空气的太空中看太阳 , 是亮白色的 。
太空的意思按照通常的理解就是真空 , 就是什么都不存在 。 所以光线在其中通过不会受任何的阻挡 。
正因为如此 , 我们的望远镜看远处的星星才会看得非常清晰 , 人类的天文望远镜才有建造的价值 。
如果在地面上看太空 , 有的时候会发现星星会抖动 , 这是大气流动对光线的折射引起的 。
现代天文望远镜可以用自适应技术把这种抖动消除 , 可以得到非常清晰的天体成像 。
把望远镜从地面发射到太空 , 也能消除空气对于光线的影响 。
1990年发射到太空中的哈勃天文望远镜 , 拍摄了大量震撼的照片 。
大家觉得这个现象很正常对吧?因为千百年来 , 在晴朗的夜空 , 我们可以很清楚的看见银河和星星 。
但是 , 根据现代物理学 , 这种现象不应该发生 。 即使没有任何阻挡 , 我们看星星、看银河也应该是模糊的 。 甚至我们看太阳 , 也应该是像蒙了一层毛玻璃那样模糊 。
因为真空在物理学里面并不是什么都没有 , 它是一种能量的基态 。
能量的基态 , 是正能量和负能量对消的状态 。
这个基态会随机起伏 , 瞬间产生虚粒子 , 又在瞬间洇灭 。
世界最微小的尺度 , 是普朗克尺度 , 等于1.6x10^-35米 , 是质子直径的1/10^22 。
空间无论如何不应该比这个尺度更小 , 我们可以把太空看成是极其微小的普朗克尺度构成的网格 。
一颗光子 , 从遥远的地方射过来 , 在上亿公里乃至上亿光年的距离中 , 会和空间网格发生反应 , 会撞击到若干个虚粒子 , 能量状态就会发生改变 。
所以 , 从理论上讲 , 光在真空中通过会发生色散和散射现象 , 就像光在大气层中通过一样 。
但是实际上这种情况并没有发生 , 这是为什么呢?
真空是虚粒子的海洋 , 已经为各种实验所证实 , 半导体就是靠这个理论制造的 。
是不是光有我们什么不了解的性质呢?
光 , 在经典物理里是电磁波 , 由垂直振动的电场和磁场组成 。
所以经典电磁学里面 , 光是有结构的 。 但是按照量子力学 , 光子是没有结构的 。
在量子力学里 , 光是一个基本粒子 。 电磁波的磁场分量对应于光子频率量子数 , 而电场分量对应于光子的能量量子数 。
电磁波实际上是大量光子的统计和 。
光走路线有一定的规矩 , 这个规矩由最小作用量原理决定 。
通常的情况下 , 光走的是时间最短的线 。
如果光在真空中走时间最短的线 , 那必然是直线 。 必然碰到真空中随机产生的虚粒子 , 然后会损失能量 , 并且改变动量、改变方向 。
如果这种情况发生 , 我们看星星、看月亮就会模糊 。
但是这种情况并没有发生 , 所以我们要考虑一下光在真空中是不是还有其他的运行方式 。
物理学家费曼认为 , 微观粒子在真空中运行可以走任意路径 , 具体选择哪条路径 , 是在整个路径积分上能量损失最小的那条路径 。