打开手电筒，朝着天空照射1秒后，发出的光能不能飞到宇宙边缘？

大家都知道光速是宇宙第一速度。其实在地球上，光速也是超越一切。你知道它的速度吗？

光速是指光波或电磁波在真空或介质中的传播速度光在空气中的传播速度是299552816m/s。

是如何单独传播的？地球上的光能传到哪里最远？地球上的光能否照耀宇宙？宇宙的边缘在哪里？接下来我们就来看看，如果手电筒打开对着天空1秒然后关闭，它能不能飞到宇宙边缘？

他们会到达宇宙的尽头吗？

光传播

在同一均匀介质中，光可以沿直线传播。当光在传播过程中遇到不同且不均匀的介质时，就会发生折射。其实光在传播的过程中遇到障碍，被这个障碍反射的光就是我们肉眼看到的，同时这个障碍物会也吸收了部分光子。

惠更斯-菲涅尔原理：一种研究波传播曲线传播现象的分析方法。但是当它通过这个介质的时候，还是会沿直线传播。根据广义相对论，当光在大质量物体附近传播时，会受到物体的引力场的影响，导致光传播路径出现偏转。因为光的传播速度是极快的，所以人眼根本捕捉不到。光线遇到不同介质的物体后发生折射。

光的时空弯曲和引力偏转

• 光的本质

当我们讨论地球上的光能否到达宇宙宇宙时，我们需要了解光的本质探索一两个。科学家们早在几千年前就研究了它的本质，关于光到底是波还是粒子一直争论不休，直到后来爱因斯坦提出光具有波粒二象性波粒二象性。

但是这种说法并不是所有人都认同，在原子的层面上，光的内部有原子核和运动的电子，这些电子排列与能级的距离有关，越靠近原子核，电子的能量越小。

1905年，爱因斯坦总结出著名的光电效应

当电子出现受激发射和自发发射时，它们会从低能轨道穿越到高能轨道，在这个过程中，需要吸收或释放一定的能量，也就是我们可以看到的光子光子（光能）。

所以根据我们目前的研究，光的的形成需要的能量，但是其对的传播不需要能量，不过这里我们有更多的可以参考对宇宙中的光，在真空状态中，光的传播不会消耗太多的能量。

光子（传递电磁相互作用的基本粒子）概览图我们的视线受到一定的限制，没有办法看到光的传播时间，但不代表在传输过程中被完全吸收。

手电筒的光能射到太空吗？影响力。

受激辐射示意图

理论上，根据光在空气中的传播速度，以及地球表面与宇宙间的距离，光是接收到空气中的部分粒子将反射到我们看到的光中后，会有很大一部分不需要1秒就到达宇宙，然后在真空继续扩散，到达宇宙的边缘。

但这只能存在于理论，其实手电筒的光是没有办法的到达宇宙边缘的，就算是也可以到达宇宙是难的。

永远无法飞到宇宙边缘的光

手电筒的光会逐渐被吸收和衍射

前面我们说过，光传播的过程会遇到不同的介质和改变传递方向，甚至被障碍物吸收。这个从地球表面到宇宙的过程看似只需要经过空气，但是空气中有大量的尘埃大量的大气分子。

根据计算，在地表大气中，每立方厘米大约有17亿个大气分子。光子在穿过大气层的时候，会被这些分子大量的吸收和转化，虽然在这个过程中，也会吸收能量，但是面对大量的光子就特别弱了分子。

大气垂直层状结构示意图

虽然我们前面提到光子会在受激辐射下从低能场，但在这种状态下，它不再有更多的能量来补充，然后它会回落到原来的能量水平，然后会释放一个光子。

而这个光子不再是原来的光子，它的的方向已经改变了，也就是说，它可能不会前进到宇宙。

光的反射和折射现象

就是说，除了这些被吸收的部分，光子会被大量的反射和衍射，从而产生光传播方向变了，从原来的直线传播变成四面八方传播。

如果按照波浪理论解释的话，手电发出的光会出现明显的发散。当光线的亮度越强，并且离被照物体越近，光线的单色性就越好，否则会有明显的发散。当我们将手电筒对准天空时，我们可以用肉眼看到光线的发散，也就是光线的衍射。

光发散现象概念图

所以当手电筒的光射向天空时，消散的过程可能比1秒还快在接触之前大气层的最外层，已经消失了。

• 如果光来到宇宙

如果我们把大气中的各种介质都扔掉，让一部分光子顺利进入宇宙，是不是就能到达宇宙的边缘宇宙？其实也是不可行的。

看到宇宙中光束的概念

我们说光在真空状态下传播速度最快，但是在宇宙中并不是完全处于真空状态，在宇宙的中也有大量的粒子。当光子来到宇宙中，还是无法逃逸而与这些粒子发生碰撞，被吸收转化为能量。这个时候，光子还有很大的可能不能继续传播。

万一幸运避开了粒子继续传播呢？这里就不得不提到宇宙膨胀论。在大爆炸宇宙学中，我们知道宇宙是从一个稠密的起点爆炸的，根据宇宙红移的现象，我们还观察到在膨胀。

望远镜yanshitu观测到的星系红移

直到现在，我们还不知道宇宙的边缘在哪里。光在远离我们的过程中，会随着宇宙膨胀离我们越来越远，光的波长会产生多普勒效应，即比如说，当光源离我们很远时，它会降低频率并拉长波长。当波长被拉长时，会形成红移，最后称为红外线或无线电波，但我们肉眼无法观察肉眼.即使我们用一些的电子设备来观察，也很难知道这个光子从哪里，去哪里，是不是我们的手电筒发出的那束光。

宇宙红移演示图

另外，手电筒发出的光子，能不能观测到也是个问题。目前，我们可以用望远镜观察到的是无线电、红外线、紫外线、X射线和伽马射线等。。.

比如，我们之所以能观测到几亿光年外的恒星，是因为它会发出大量的光子，而且有很多X光或伽玛射线等。而手电筒能发出的光，就算有幸进入宇宙也能被忽略。

宇宙中有739个强伽马射线源——耀变体发光，因为宇宙一直处于的膨胀状态。在早期的奇点爆炸中，宇宙的膨胀速度甚至超过了光速。我们现在观测到的最远的光，，已经超过了超过100亿光年，可见大质量恒星发出的光子具有非常长的寿命。

但根据现代宇宙模型，我们可观测宇宙的直径达到930亿光年，这个直径的中心是地球，手电筒的光必须的久了后，如何触及宇宙的边缘？

奇点爆炸产生的宇宙示意图

且不说这个宇宙还在膨胀，就是现在也不能保证那些拥有超能量的光可以在不是完全真空态的宇宙中继续传播。那么地球发出的一点手电筒的光是没有办法到达宇宙的边缘。在现在的宇宙空间，可以说，我们所站的，就是宇宙的空间。而我们最后到达的宇宙最远的地方，也可以说是宇宙的边缘。宇宙中光的概念图

但是我们都知道宇宙浩瀚无边，我们很难想象，有很多现象和事实我们的科学还没有搞清楚准确的回答，所以这不是一束光的能做到的。