科學家們可以發現早期宇宙的情況（從太陽發出的光線）

2023-06-29 15:15:34

地球上得以產生形形色色的生命，最關鍵的因素就是地球和太陽之間的距離，正好處於適宜碳基生命存在的「宜居帶」，繼而奠定了適宜的溫度和液態水的形成基礎。經科學家計算，地球接收到的太陽輻射，僅佔據太陽向外輻射總能量的22億分之一，就是這幾乎可以忽略不計的佔比，造就了地球上的大千世界。

而在太陽系外圍的一些行星，就沒有地球這種「待遇」了，由於距離的增加，接收到的太陽輻射強度逐漸減小，表面溫度不斷下降，從這些行星表面如果能夠觀察太陽的話，太陽越來越小、光線越來越不刺眼。那麼，既然太陽光的輻射強度，會隨著距離的增加而減小，那麼，太陽光到底能照射到多遠的地方呢？

太陽光是如何產生的？

關於太陽是怎麼來的問題，相信大家都非常清楚了，簡單地說就是在上一任大質量恆星在發生超新星爆發之後，所釋放出來的眾多星際物質，在漫長的歲月裡，依靠引力擾動等內外作用，使星際物質慢慢聚集並圍繞核心開始旋轉，當吸聚的物質規模達到一定程度以後，內核的高溫高壓環境，推動量子隧穿效應機率的增加，從而激發了氫核聚變的鏈式反應序幕，4個氫原子聚合成1個氦原子，並釋放出伽馬射線、中微子和一定能量。

其中，不得不說上述歷程中釋放出的伽馬射線，它的載體是光子，光子由於靜止質量為0，所以一經產生，其運動速度就到了光速。可是，由於這些核聚變反應是在太陽的內核區完成的，那裡的溫度和壓力高得離譜，物質密度極高，主要是由一些自由原子和電子構成的等離子態環境。光子形成以後，由於攜帶的能量很高，便會在極短極短錯別字替換為極短忽略的時間內被周圍的物質所阻擋、碰撞或者吸收。

被吸收的能量此時會轉移到等離子體物質中，然後重新激發出新的光子，每經過一輪的這種吸收、釋放的過程，光子所攜帶的能量都要比原先要減少一些。光子在太陽內部的運動過程，可以用「無頭蒼蠅」一樣，來回亂撞，一般都需要經過幾萬年十幾萬年才能「捱到」太陽的表層。

不同經歷的光子，最後所攜帶的能量都會有所不同，因此，從太陽表層所發出的光線，既包含著能量很高的伽馬射線（非常幸運的光子，被吸收的次數很少），也包含著能量很低的無線電波（能量幾乎全部在太陽內部消耗完了），共同形成了由不同波段（頻率）所組成的複合太陽光線。

宇宙中第一縷「陽光」

太陽50億歲的年齡，與宇宙的年齡相比，還顯得非常「年輕」。在19世紀20年代，美國科學家哈勃通過太空望遠鏡，觀測到一個很有意思的現象，那就是來自遙遠星系所發出的光譜，有明顯的向紅端移動的情況，依據克卜勒定律，表明被觀測目標與觀測者之間的距離正在被拉大。在此基礎上，啥勃提出了一個定律（哈勃定律），即目標星系退行地球的速度，和它與地球之間的距離成正比關係，這個線性正比常數後來被命名為哈勃常數。

2013年，歐洲航天局利用普朗克衛星，通過精密測量得出的哈勃常數值為67.8（km/s）/百萬秒差距，代表著距離地球326萬光年的星體，其相對於地球的退行速度為每秒67.8公裡。

哈勃提出的宇宙膨脹猜想，後來科學家們通過大量的觀測和研究結論，均加以了證實。而且，科學家們還利用宇宙膨脹事實進行反推，同時結合宇宙微波背景輻射的相關觀測情況，提出現有宇宙是在138億年前，通過一個體積無限小、質量無限大的「奇點」爆炸而來。

在爆炸之後的一個普朗克時間內，就以極其巨大的能量推動了宇宙空間的膨脹，20分鐘後幾乎達到現有宇宙的空間級別，在大爆炸38萬年之後，隨著空間溫度的下降，宇宙中第一批自由原子才開始形成，逐漸形在了宇宙星雲團，光線才從此前的一片「等離子粥」混沌狀態逃離出去，「光子退耦」的產生，使得宇宙中第一縷光線正式向外釋放出去。

太陽光能傳多遠？

光線作為一種電磁波，在真空中的傳播速度即是光速，而且會一直以這個速度向遠方傳遞。只有受到星際物質的阻擋，比如星際氣體、塵埃、星體等，都會吸收一部分光線的能量，有些光線因此而發生了衰減，有些光線則會完全消失，其中的能量轉化為吸收物體的內能。但是，宇宙中物質的密度太低了，在絕大多數區域每立方米的空間，僅包含著不到10個氫原子，在這樣的宇宙環境中，光線在傳播時，雖然能量會有所衰減，但是仍然會支撐著傳遞到很遠的地方。

目前，科學家們用電磁波的方式所能觀測到的遙遠星系，普遍都是在130億光年以內，如果距離再遠，那就只能射電望遠鏡了，再增加距離的話，光線的衰減已經完全融入到宇宙微波背景輻射裡了，再用電磁波探測的方式已經無能為力，只能寄希望於引力波進行探測了。因為在奇點大爆炸理論中，在奇點發生大爆炸的一個普朗克時間內，引力就已經率先分離出去了，通過應用引力波探測的方法，可以窺探出更加遙遠的空間，也就代表著更加接近宇宙誕生時的「聲音」。

從我們目前所能探測到的恆星光線最遠距離，我們差不多可以推測太陽光能夠傳播到136億光年外（目前太陽壽命46億年，理論上太陽光線現在只傳播到46億光年處）。而通過哈勃常數進行推算，在距離太陽144億光年處，宇宙膨脹的速度就會與光線的傳播速度相同。所以，現在距離太陽超過144億光年的區域，永遠也接收不到來自太陽的光線了。