我們通過望遠鏡所能看到的宇宙中是正確和真實的嗎?

我們通過望遠鏡所能看到的宇宙中是正確的嗎?

我們通過望遠鏡所能看到的宇宙中是正確和真實的嗎?

以太陽為例。

我們知道太陽會釋放什麼微粒、以什麼頻率發光和釋放什麼樣的能量。

我們在它們從太陽表面飛出到達地球時探測到它們。那麼其他更遠的恆星呢?它們是依照同樣的核聚變反應發光,還是有著完全不同的機制?它們是像點燃的木塊似的燃燒火團,還是像太陽一樣的等離子體?我們沒有很多工具幫助我們回答這些問題。我們只有一個:光。從這些恆星發出的光。

恆星們的許多秘密被寫在裡面,其中我們已經解開的一個秘密就是物理學的定律在各處都適用。因為光是我們瞭解宇宙的關鍵,讓我們先看看光到底是什麼。

我們通過望遠鏡所能看到的宇宙中是正確和真實的嗎?

光,別名電磁輻射,可被認為既是微粒(光子),又是波。兩種描述不僅都適用於描述宇宙,而且要了解我們的世界,兩種描述缺一不可。在這裡,我們暫時只把它看作波就夠了。

要描述海洋裡的波浪,你需要說明兩點:它們的高度以及相鄰兩個波峰之間的距離。高度在描述中的重要性不言而喻:面對離你越來越近的五十米高的巨浪,還是二毫米高的小浪,如果你足夠聰明的話,會作出完全不同的反應。對於光波,道理也是一樣:光波的高度代表著我們所稱的強度。

現在讓我們再來看看波峰之間的距離。同樣,海洋裡相隔幾百米的波浪與非常接近的波浪之間有著很大差別。這個距離有著很貼切的名字:波長。

我們通過望遠鏡所能看到的宇宙中是正確和真實的嗎?

波長越長,在一個固定的時間段裡到達的波浪數目就越少,這個數目又稱為波的頻率。直觀地說,波長越短(頻率越高),波所帶的能量就越大,你可以讓你朋友在一分鐘裡以每秒一次或每秒一百次的頻率打你。或許你的朋友會選前者,因為他不想累死,但我想你最好還是不要這麼要求。對於光,也是如此。波長越短,光線所帶能量越高。

與我們祖先想象的不同,我們的眼睛是光的接收器,不是發射源。而且它們並不能夠探測到所有種類、強度和波長的光線。如果光線太強,會傷害你的視網膜,幾秒鐘就能讓你變盲。你直視太陽、激光,或任何太強的光源,就會如此。我們僅能看見那些既不太強也不太弱的光線。

我們眼睛對於光線波長相關的缺陷則更微妙一些。百萬年來,我們的祖先(這裡我們包括了遠遠還沒有展現出人類影子時就已存在的那些)在進化過程中,他們的感光器官適應於他們生存所最需要的光線。為了採摘果實,或者發現自己面前的劍齒虎,看清綠色、紅色或黃色比看到掉落到遠處黑洞裡的恆星所發出的X光重要得多。因此我們的眼睛對於自己每天生活中必需的光線更為敏感。如果我們只能探測X光,估計早就在地球上滅絕了。

我們通過望遠鏡所能看到的宇宙中是正確和真實的嗎?

因此,與所有存在的自然光相比,我們的眼睛所能見到的只是很小一部分。但宇宙不管這些,照樣發出各種光線。我們又給它們取了個貼切的名字,我們稱能夠被眼睛看到的光為“可見光”,我們還給它們分了組,取了各自的名字:顏色。區分兩種顏色的標準通常比較隨意,但的確存在著一種嚴格的數學定義,基於距離,也就是它們波長的定義。

有些動物的眼睛進化得略有不同,有一些動物能夠看到的光線比人類所能看到的略多。例如,蛇可以看到紅外線,而一些鳥類能看到紫外線,兩者都在人類可見光範圍之外。但沒有一種動物具有能夠看到一切光線的器官。只有我們。而且我們在這方面做得相當出色。

包圍著我們的各種光線,從最低到最高能量依次是:無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X光和伽瑪射線。無線電波有著很長的波長,波峰之間距離可從一米到十萬公里或更長,而伽瑪射線,其波長短於一毫米的十億分之一——但它們都是光線。我們所建造的所有望遠鏡都是為了捕捉它們的,無論它們來自何處,強度如何,我們能通過各種技術從各個不同窗口觀察宇宙。

我們通過望遠鏡所能看到的宇宙中是正確和真實的嗎?

當你觀看天空時,無論是肉眼還是使用某種望遠鏡,你都能捕捉到並處理從外太空某個遙遠的光源所發出的光波。但那時你可能還沒有注意到,雖然它首先是一個穿越空間的旅行,但因為光線的傳播也需要時間,不是即刻到達,因此你的旅程同時也是時間上的穿越。

我們是不是都曾經在某個地方,比如晚飯桌上或別的場合,或者在某些科普讀物和自媒體上,聽到過這種說法,我們在天空中所見到的星星實際上都已經死了?

是真的嗎?那些恆星都已死去?

肯定不是。至少不是我們所看到的所有恆星都已死去。


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