创世与灭世何时来临（光的前世今生和未来）

光，是那样的普通，又是那样的奇特。它无处不在，人们甚至感觉不到它的存在，只有当它消失时，才发现它珍贵无比。白天，光明充满着世界，夜晚也有月光、星光和灯光，只有遮盖得严严实实的暗箱里，才失去了光。在那个完全没有光的世界，似乎一切都消失了。

在没有科学之前，没有人思考和探寻光从哪里来，又到哪里去，似乎它本来就这样一直存在，没有过去，也没有未来。随着对光的认识越来越深刻，人们才发现，原来光有那么多奇妙的个性。

某种意义上说，是光创造了我们认知的世界，最终也将随着世界的毁灭而消失。现在我们就来了解一下光的前世今生和未来，以及带给我们哪些启示。

创世之光

科学界公认的标准宇宙模型认为，大爆炸出现在138亿年之前，在真空量子涨落中出现了不对称的奇点，奇点爆发诞生了宇宙。在大爆炸普朗克时间之前，也就是1000亿亿亿亿亿分之一秒（10^-43秒）之前，宇宙温度无限高，密度无限大，体积无限小，是人类物理定律无法认知的世界。

人类对宇宙的认识，或者说未来有可能认识在普朗克时间之后，那时候的宇宙已经膨胀到了普朗克尺度，也就是1000亿亿亿亿分之一米（1.6*10^-35米）；温度下降到了普朗克温度，也就是1亿亿亿亿K（10^32K）；密度下降到了每立方厘米1百万亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿克（10^94克/cm^3）。

普朗克时间之后，已知统治世界的四种基本力才开始依次出现，亚原子粒子也随着宇宙的继续冷却而依次出现。但在相当长一个时期，宇宙仍然处于高温高密度状态，电磁辐射，也就是光的集合体，依然无法溢出，因此，那时的宇宙是黑暗的，不透明的。

一直到38万年后，宇宙温度降低到了3000K，电磁辐射才得以脱耦而出，宇宙辐射出了第一缕光。从此，宇宙开始变得透明，早已经荡漾在粒子汤中的电子、质子、中子开始合成出最简单的原子，真正的物质开始出现了。

因此，可以说是光的出现，才有了今天被人类观测到的世界。理论上光是物质转化为能量的表现，而今天所有的物质则又是宇宙大爆炸能量转化而来。

光塑造了彩色世界

本质上，光是电磁辐射，是宇宙能量的一种传播方式。我们通常说的光是指可见光，就是人眼能够感受到的光，是电磁辐射中极小的一个片段。电磁辐射波长从阿米级（10^-18米）到公里级，其中可见光只占据380纳米~760纳米这么一小段。

而在可见光波段的前后，存在着波长最长的无线电波（包括长波、中波、短波、微波），波长从数公里到1毫米；还有红外线，波长在760纳米到1毫米之间；比可见光更短波长的电磁辐射有紫外线、X射线、γ射线，一个比一个波长短，最短的伽马射线波长小于0.1纳米，一直到阿米级，甚至更短。

这些电磁辐射都可以称为光，因为它们的传播媒介都是光子。只不过人类除了可见光，对于其他的电磁辐射都无法看见，这些看不见的低能和高能光，可以称为不可见光。虽然人眼无法看到除可见光以外的电磁辐射，但通过各种现代科学仪器设备，就能够接收或“看到”这些不可见光，如示波仪、电磁辐射测量仪、射电和射线望远镜、X光机等等。

人类就是依靠这些光，来感知和“看到”这个世界。而人类从古到今，主要是依靠可见光来感知感受这个世界。这是由于可见光是地球生命孕育和生存的最基本条件，而人类和许多动物为了适应地球环境，进化出了对可见光感光的视觉系统。

可见光，如太阳光看起来是白色的，或者说是无色透明的。其实太阳光并非无色，而是一种复合色。这种复合光是宏观到紫光渐变而成，可以分出无数色差，人们大致上将其分为红橙黄绿蓝靛紫七色，每一种颜色的波长都不一样。

其中红光波长最长，约在625到760纳米之间；橙光波长范围约在590到625纳米、黄光波长范围约在570~585纳米、绿光波长范围约在492~577纳米、靛光波长范围约在420到440纳米、蓝光波长范围约在440到475纳米之间；紫光波长最短，约在380到440纳米之间。

世界万物本来是无色的，但不同物体对不同波段的光吸收率和反射率不一样，被吸收掉的光谱人眼就看不到了，而看得到的只是物体反射出来的光，这样人们看到的世界才呈现出不同的颜色。因此，是光的颜色和物体对不同波段光的吸收反射率不同，或人眼在不同角度看物体，才造就出大千世界的姹紫嫣红。

我们看到树叶是绿色的，是因为树叶更多地吸收了阳光中其他颜色的光，更多地反射了绿色；看到红色物体，是这种物体更多地吸收了除红色之外其他颜色的光，更多地反射了红色；白色物体则是几乎不吸收光，以可见光全波段的形式反射出来，如白布和白雪。

光有波长，还有频率，且频率与波长成反比。就是波长越长，频率越低；波长越短，频率越高。而光波的能量是与波长成反比与频率成正比的，波长越短频率越高的光能量越大。因此比可见光频率高的光杀伤力就更强，如紫外线、X射线、γ射线，一个比一个强大，可以杀伤甚至杀死生物。

人类分别利用不同波长和频率的光，趋利避害，改造世界造福人类。

光速是人类认识世界的基本工具

在伽利略创立实验科学以前，人们对光速认识模糊，主流大咖们普遍认为光速是无限的，只要有光源，光就会瞬间的照亮目标，太阳光也是瞬时充盈人间的。有这种认识其实一点也不奇怪，因为光速太快了，凭那时候的科学技术和裸眼是根本无法分辨光速的。

科学大咖伽利略常常做出一些令人匪夷所思的实验，他在比萨斜塔上将一大一小两个铁球同时丢下来，看看是否同时落地，由此得出了自由落体定律。伽利略认定光是有速度的，曾经尝试测出光速有多快。

他和助手们分立在两个相隔一英里的山头，以举灯为号尝试计算出光在两个山头间传递的速度。他这是大大低估了光速，才选择了这样简单的一个方法，试验只能以失败告终。每秒约30万公里的光速，怎么可能在1英里之间靠眼睛看出来呢？

但伽利略的实验影响了后来的一代代科学家，他们绞尽脑汁设计制造各种测量光速仪器设备，从粗放到精细，光速渐渐明了起来。最终得出光速的精确值，还是上世纪七十年代采用了激光干涉法的科学方法。

后来国际计量学会通过重新修订米的长度，以光速来确定“米”的长度，从而使长度单位与光速相互印证，才最终得到了光速的整数值，即：真空光速值c=299792458米/秒。

从此，光速c成为现代物理学的一个基本常数，几乎参与到了科学技术的一切领域。由于几百年来对光速越来越精确的认识，让人类对宇宙的了解也越来越精确。在宇宙观测中，光速已经成为一把量天尺，是一个测量遥远天体的距离单位。

这就是光年。光每秒传播的距离为299792458米，每小时3600秒，每天24小时，一个儒略年为365.25天，这样一年就为31557600秒；光在一个儒略年行进的距离为9460730472580800米，也就是约9.46万亿公里，这就是一光年的尺度。

由于光是有速度的，而人眼看到的世界万物都是依靠光传递到视网膜，因此，越近距离的物体传播到人眼的时间越短；反之，越远的物体形象传播到人眼中所需时间就越长。这样人类看到的所有物体都并非是即时的样子，而是“过去”的样子了。

比如1米距离的物体，到达我们视网膜的时间需要299792458分之一秒，因此我们看到的这个物体就是299792458分之一秒前的样子；同理，1公里远的物体，就是299792.458分之一秒前的样子；月球距离我们约38.4万公里，光速每秒传播速度约30万公里，因此我们看到的月亮就是一秒多钟前的样子。

距离很近的物体，传递到我们眼中所需的时间极短，因此一般可以忽略不计，视同即时看到。但距离很远的物体，传递到人眼需要足够的时间，就具有延时意义了。

如太阳距离我们1.5亿公里，发出的光辐射要历经8分多钟才能传输到地球，因此晒在我们身上的阳光，永远都是太阳在8分多钟前发出的光；而距离我们1光年或1亿光年的恒星或星系，我们看到的就永远是1年前或1亿年前的样子，以此类推。

至于科学家们如何知道遥远的星系距离我们多少光年，时空通讯在过去许多文章中都有介绍，本文就不再赘述了，有兴趣的朋友可以在本人主页查阅。

光在创世中诞生，最终会消失吗？

光既是物质转化为能量的表现，也是传递能量的媒介。因此可以说，没有了光，就没有了能量。而宇宙万物都需要能量来维持，没有了能量，一切都将消亡。对地球生命来说，有句谚语叫万物生长靠太阳，没有了太阳，地球上所有生命都将消失。

首先，没有了阳光辐射，地球会变成一个零下200多度的冰球，一切都将冻结；在没有冻结之前，依靠光合作用生长的植物将全部死去，依靠植物为生存的草食动物随之灭绝，接着依靠吃草食动物之肉生存的肉食动物也死去，最终连微生物也死去，生命在地球上灭绝。

对于生命来说，光少了活不了，光多了也不行。地球生物在亿万年进化中，适应了太阳可见光，这些可见光让动植物得以繁衍生息。但宇宙和太阳并非只发出可见光，还有紫外线、X射线、伽马射线和高能宇宙射线，这些高能射线则是生命的大敌。

有研究认为，4.45亿年前的奥陶纪物种大灭绝，就是伽马射线暴轰击所致。是距地球6000光年的两颗中子星相撞，导致了超新星大爆发，迸发出若干束伽马射线暴，其中一束恰好扫过地球，导致了生物食物链断裂，历经40多万年的灭绝性灾难，85%物种从此消失。

现在的太阳风、紫外线和宇宙射线也每时每刻在轰击着地球，但地球有两重铠甲防护：一重是地磁场，将来自太阳强劲的太阳风疏导流向远方；一重是大气层，特别是其中的臭氧层，阻隔过滤了来自太阳的紫外线和大部分宇宙射线。

那么，光从虚无中创生，未来也会消失吗？答案是肯定的，基于现代科学对宇宙的解释，宇宙时空是相对的，有始有终的，因此最终都要走向消亡。但这个时间非常久远，久远得人类不可能看到。

宇宙的归宿有许多猜想，有热寂说、大坍缩说、大撕裂说等等。这些说起来话长，有兴趣的朋友可以查阅时空通讯过去的相关文章，这里就不多扯了。但不管哪种消亡，最终都是时空消失，归于虚无，光也不例外。对此，你怎么看？欢迎讨论点评。

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