創世之光：光的前世今生和未來，帶給我們哪些啓示？

光，是那樣的普通，又是那樣的奇特。它無處不在，人們甚至感覺不到它的存在，只有當它消失時，才發現它珍貴無比。白天，光明充滿着世界，夜晚也有月光、星光和燈光，只有遮蓋得嚴嚴實實的暗箱裡，才失去了光。在那個完全沒有光的世界，似乎一切都消失了。

在沒有科學之前，沒有人思考和探尋光從哪裡來，又到哪裡去，似乎它本來就這樣一直存在，沒有過去，也沒有未來。隨着對光的認識越來越深刻，人們才發現，原來光有那麼多奇妙的個性。

某種意義上說，是光創造了我們認知的世界，最終也將隨着世界的毀滅而消失。現在我們就來了解一下光的前世今生和未來，以及帶給我們哪些啓示。

科學界公認的標準宇宙模型認爲，大爆炸出現在138億年之前，在真空量子漲落中出現了不對稱的奇點，奇點爆發誕生了宇宙。在大爆炸普朗克時間之前，也就是1000億億億億億分之一秒（10^-43秒）之前，宇宙溫度無限高，密度無限大，體積無限小，是人類物理定律無法認知的世界。

人類對宇宙的認識，或者說未來有可能認識在普朗克時間之後，那時候的宇宙已經膨脹到了普朗克尺度，也就是1000億億億億分之一米（1.6*10^-35米）；溫度下降到了普朗克溫度，也就是1億億億億K（10^32K）；密度下降到了每立方厘米1百萬億億億億億億億億億億億克（10^94克/cm^3）。

普朗克時間之後，已知統治世界的四種基本力纔開始依次出現，亞原子粒子也隨着宇宙的繼續冷卻而依次出現。但在相當長一個時期，宇宙仍然處於高溫高密度狀態，電磁輻射，也就是光的集合體，依然無法溢出，因此，那時的宇宙是黑暗的，不透明的。

一直到38萬年後，宇宙溫度降低到了3000K，電磁輻射才得以脫耦而出，宇宙輻射出了第一縷光。從此，宇宙開始變得透明，早已經盪漾在粒子湯中的電子、質子、中子開始合成出最簡單的原子，真正的物質開始出現了。

因此，可以說是光的出現，纔有了今天被人類觀測到的世界。理論上光是物質轉化爲能量的表現，而今天所有的物質則又是宇宙大爆炸能量轉化而來。

本質上，光是電磁輻射，是宇宙能量的一種傳播方式。我們通常說的光是指可見光，就是人眼能夠感受到的光，是電磁輻射中極小的一個片段。電磁輻射波長從阿米級（10^-18米）到公里級，其中可見光只佔據380納米~760納米這麼一小段。

而在可見光波段的前後，存在着波長最長的無線電波（包括長波、中波、短波、微波），波長從數公里到1毫米；還有紅外線，波長在760納米到1毫米之間；比可見光更短波長的電磁輻射有紫外線、X射線、γ射線，一個比一個波長短，最短的伽馬射線波長小於0.1納米，一直到阿米級，甚至更短。

這些電磁輻射都可以稱爲光，因爲它們的傳播媒介都是光子。只不過人類除了可見光，對於其他的電磁輻射都無法看見，這些看不見的低能和高能光，可以稱爲不可見光。雖然人眼無法看到除可見光以外的電磁輻射，但通過各種現代科學儀器設備，就能夠接收或“看到”這些不可見光，如示波儀、電磁輻射測量儀、射電和射線望遠鏡、X光機等等。

人類就是依靠這些光，來感知和“看到”這個世界。而人類從古到今，主要是依靠可見光來感知感受這個世界。這是由於可見光是地球生命孕育和生存的最基本條件，而人類和許多動物爲了適應地球環境，進化出了對可見光感光的視覺系統。

可見光，如太陽光看起來是白色的，或者說是無色透明的。其實太陽光並非無色，而是一種複合色。這種複合光是宏觀到紫光漸變而成，可以分出無數色差，人們大致上將其分爲紅橙黃綠藍靛紫七色，每一種顏色的波長都不一樣。

其中紅光波長最長，約在625到760納米之間；橙光波長範圍約在590到625納米、黃光波長範圍約在570~585納米、綠光波長範圍約在492~577納米、靛光波長範圍約在420到440納米、藍光波長範圍約在440到475納米之間；紫光波長最短，約在380到440納米之間。

世界萬物本來是無色的，但不同物體對不同波段的光吸收率和反射率不一樣，被吸收掉的光譜人眼就看不到了，而看得到的只是物體反射出來的光，這樣人們看到的世界才呈現出不同的顏色。因此，是光的顏色和物體對不同波段光的吸收反射率不同，或人眼在不同角度看物體，才造就出大千世界的奼紫嫣紅。

我們看到樹葉是綠色的，是因爲樹葉更多地吸收了陽光中其他顏色的光，更多地反射了綠色；看到紅色物體，是這種物體更多地吸收了除紅色之外其他顏色的光，更多地反射了紅色；白色物體則是幾乎不吸收光，以可見光全波段的形式反射出來，如白布和白雪。

光有波長，還有頻率，且頻率與波長成反比。就是波長越長，頻率越低；波長越短，頻率越高。而光波的能量是與波長成反比與頻率成正比的，波長越短頻率越高的光能量越大。因此比可見光頻率高的光殺傷力就更強，如紫外線、X射線、γ射線，一個比一個強大，可以殺傷甚至殺死生物。

人類分別利用不同波長和頻率的光，趨利避害，改造世界造福人類。

在伽利略創立實驗科學以前，人們對光速認識模糊，主流大咖們普遍認爲光速是無限的，只要有光源，光就會瞬間的照亮目標，太陽光也是瞬時充盈人間的。有這種認識其實一點也不奇怪，因爲光速太快了，憑那時候的科學技術和裸眼是根本無法分辨光速的。

科學大咖伽利略常常做出一些令人匪夷所思的實驗，他在比薩斜塔上將一大一小兩個鐵球同時丟下來，看看是否同時落地，由此得出了自由落體定律。伽利略認定光是有速度的，曾經嘗試測出光速有多快。

他和助手們分立在兩個相隔一英里的山頭，以舉燈爲號嘗試計算出光在兩個山頭間傳遞的速度。他這是大大低估了光速，才選擇了這樣簡單的一個方法，試驗只能以失敗告終。每秒約30萬公里的光速，怎麼可能在1英里之間靠眼睛看出來呢？

但伽利略的實驗影響了後來的一代代科學家，他們絞盡腦汁設計製造各種測量光速儀器設備，從粗放到精細，光速漸漸明瞭起來。最終得出光速的精確值，還是上世紀七十年代採用了激光干涉法的科學方法。

後來國際計量學會通過重新修訂米的長度，以光速來確定“米”的長度，從而使長度單位與光速相互印證，才最終得到了光速的整數值，即：真空光速值c=299792458米/秒。

從此，光速c成爲現代物理學的一個基本常數，幾乎參與到了科學技術的一切領域。由於幾百年來對光速越來越精確的認識，讓人類對宇宙的瞭解也越來越精確。在宇宙觀測中，光速已經成爲一把量天尺，是一個測量遙遠天體的距離單位。

這就是光年。光每秒傳播的距離爲299792458米，每小時3600秒，每天24小時，一個儒略年爲365.25天，這樣一年就爲31557600秒；光在一個儒略年行進的距離爲9460730472580800米，也就是約9.46萬億公里，這就是一光年的尺度。

由於光是有速度的，而人眼看到的世界萬物都是依靠光傳遞到視網膜，因此，越近距離的物體傳播到人眼的時間越短；反之，越遠的物體形象傳播到人眼中所需時間就越長。這樣人類看到的所有物體都並非是即時的樣子，而是“過去”的樣子了。

比如1米距離的物體，到達我們視網膜的時間需要299792458分之一秒，因此我們看到的這個物體就是299792458分之一秒前的樣子；同理，1公里遠的物體，就是299792.458分之一秒前的樣子；月球距離我們約38.4萬公里，光速每秒傳播速度約30萬公里，因此我們看到的月亮就是一秒多鍾前的樣子。

距離很近的物體，傳遞到我們眼中所需的時間極短，因此一般可以忽略不計，視同即時看到。但距離很遠的物體，傳遞到人眼需要足夠的時間，就具有延時意義了。

如太陽距離我們1.5億公里，發出的光輻射要歷經8分多鐘才能傳輸到地球，因此曬在我們身上的陽光，永遠都是太陽在8分多鐘前發出的光；而距離我們1光年或1億光年的恆星或星系，我們看到的就永遠是1年前或1億年前的樣子，以此類推。

至於科學家們如何知道遙遠的星系距離我們多少光年，時空通訊在過去許多文章中都有介紹，本文就不再贅述了，有興趣的朋友可以在本人主頁查閱。

光既是物質轉化爲能量的表現，也是傳遞能量的媒介。因此可以說，沒有了光，就沒有了能量。而宇宙萬物都需要能量來維持，沒有了能量，一切都將消亡。對地球生命來說，有句諺語叫萬物生長靠太陽，沒有了太陽，地球上所有生命都將消失。

首先，沒有了陽光輻射，地球會變成一個零下200多度的冰球，一切都將凍結；在沒有凍結之前，依靠光合作用生長的植物將全部死去，依靠植物爲生存的草食動物隨之滅絕，接着依靠吃草食動物之肉生存的肉食動物也死去，最終連微生物也死去，生命在地球上滅絕。

對於生命來說，光少了活不了，光多了也不行。地球生物在億萬年進化中，適應了太陽可見光，這些可見光讓動植物得以繁衍生息。但宇宙和太陽並非只發出可見光，還有紫外線、X射線、伽馬射線和高能宇宙射線，這些高能射線則是生命的大敵。

有研究認爲，4.45億年前的奧陶紀物種大滅絕，就是伽馬射線暴轟擊所致。是距地球6000光年的兩顆中子星相撞，導致了超新星大爆發，迸發出若干束伽馬射線暴，其中一束恰好掃過地球，導致了生物食物鏈斷裂，歷經40多萬年的滅絕性災難，85%物種從此消失。

現在的太陽風、紫外線和宇宙射線也每時每刻在轟擊着地球，但地球有兩重鎧甲防護：一重是地磁場，將來自太陽強勁的太陽風疏導流向遠方；一重是大氣層，特別是其中的臭氧層，阻隔過濾了來自太陽的紫外線和大部分宇宙射線。

那麼，光從虛無中創生，未來也會消失嗎？答案是肯定的，基於現代科學對宇宙的解釋，宇宙時空是相對的，有始有終的，因此最終都要走向消亡。但這個時間非常久遠，久遠得人類不可能看到。

宇宙的歸宿有許多猜想，有熱寂說、大坍縮說、大撕裂說等等。這些說起來話長，有興趣的朋友可以查閱時空通訊過去的相關文章，這裡就不多扯了。但不管哪種消亡，最終都是時空消失，歸於虛無，光也不例外。對此，你怎麼看？歡迎討論點評。

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