一条光线会一直反射吗（一束光线的命运）

小时候我们都学过“凿壁偷光”的故事，神奇的光线通过缝隙进入到其他屋子，让黑暗中的另一个人也获得了光明。

匡衡凿壁偷光

不少小伙伴可能这样想过，假如将手电筒光源关闭，它所散射出的光线是消失还是继续传播？今天就带大家来了解一束光的命运。

在此之前，我们先来了解，什么是光。

光的定义

对于光，我们肯定都不陌生，从白天到夜晚，正因为有了光的存在，我们才能进行各种各样的活动。

但是，你真的了解光吗？你知道它的本质是什么吗？

其实，光的本质和微观世界的粒子一样，都属于粒子的一种，只不过，光的粒子非常特殊，被称为光子。

光子具有波粒二象性，既有波的特征，又有粒子的特征。

光子结构

简单来讲，不能用一个固定的理论知识去衡量它，就像是微观的量子世界一般，具有不确定性。

而光本身属于光子的结合体，是一种可以观测到的电磁波。

光子和光电磁波的关系相当于水分子和海洋的关系，只有大量的光子汇聚到一起，才能形成光。

电磁波结构

爱因斯坦指出，光其实也是有重量的，只要根据自己的质能方程式，就能算出它的动态质量。

根据这个原理，一个光子的动态质量大概为:9.347543×10^-36 千克。

之所以能够测量出光的质量，是因为光本身携带了能量，只要物质有能量，就归爱因斯坦的质能方程式管理。

比如，太阳散射出的光，就包含了恐怖的热能。

太阳是个大火球

我们生活中使用的太阳能板，就是将太阳光中的热能，转化为电能，是一种有效、清洁的能源。

所以，想要确定光线的肉眼可见范围，就要知道光源的能量大小。

通常来讲，光源的能量越大，人们肉眼可见的光传播的也就越远。

光传播的距离

值得注意的是，这里说的是肉眼可见的光，当能量不足的时候，光子会迁跃为其他性质的物质，再加上人类肉眼观测到的距离有限，光看上去传播的范围就好像有一定的限制。

从理论上并给理想状态下，光的传播距离是无限的。

也就是说，当我们手电筒的光照射到太空之后，如果没有任何物体的阻拦，它就会不断前进。

光线勇往直前

那么，为什么一些老式的手电筒在照射远距离物体的时候，模糊不清，而一些大功率的手电筒却能照得透亮呢？

关键原因在于，光源散发的光子数量多少，数量越多，散射出的光也就越盛，即使在过程当中损失了不少光子（能量守恒定律），依旧明亮。

而老式的手电筒散射出的光子少，当光子到达远处后，损失得差不多了，也就模糊不清，看上去光像是消失了一般。

这也就是现实情况，当光散射出去后，会伴随着光子的损失，从而导致光的传播受到阻碍。

地球的大气层就是一个天然的屏障，它可以消减那些从地球散射出去的光芒，以免被那些别有用心的外星人发现。

地球大气分层

因此，从现实角度来讲，如果你从地球上发出一道光，会在大气层当中被消减。

即使有一小部分光子逃逸出了大气层，想要穿过太阳系的几大行星、银河系的千亿恒星以及无数的行星，也是几乎不可能的事情。

期间，光子沿着直线传播，会落到某个不知名的星球上，结束自己短暂的一生。

这就是一束光的命运，非常地耐人寻味。

当然，也有不少小伙伴会很好奇，既然光可以无限距离传播，为什么我们在关闭手电筒之后，光就消失了？

因为光传播的速度很快，在真空中的传播速度为30万千米每秒，空气中的速度略低，但也差不了太多。

光线在空气中的传播

人们的肉眼是不可能捕捉到光束是如何传播出去，又如何结束的，在我们看来，就像是突然消失，又突然出现了一般非常神奇。

也有小伙伴做过这样的实验，把手电筒对着墙壁照射然后关闭，光线还是在一瞬间消失。

这是因为光子落在墙壁后，就被捕捉到并给转化为其他性质的粒子，不再有发光的特性。

就好像水落在沙漠当中，很快就消失不见，只不过，光子的消失速度更快。

光子概念图

了解完手电筒的光速后，我们来看看宇宙中的光都是怎样的存在。

宇宙中的光

宇宙光热的主要来源是恒星，恒星的光热是通过内部的核聚变反应产生的。

就拿我们最熟悉的太阳举例子，太阳内部每一秒都有百万吨物质在进行聚变，其产生的能量足够人类使用好几万年。

太阳内部的核聚变反应

拥有如此强大的光热来源，太阳的光能够传播到很远的地方。

太阳光热的传播范围是从太阳的中心到柯伊伯带的距离为半径划分的一个圆形。

柯伊伯带就是太阳光热当中高能粒子聚集的场所，温度高至好几万摄氏度，被称为太阳系的尽头。

此前，美国宇航局发射的旅行者姐妹号相继穿越柯伊伯带，完成人类史上的壮举。

柯伊伯带位置

整个银河系有大约2000亿颗类似于太阳的恒星，它们散发的光芒将整个银河系照亮。

我们的银河系看上去才会如此的美丽，像一个发光的旋转轮盘。

银河系中心是银河系最亮的地方，科学家认为中心有一个巨大的黑洞，它的周围有几颗无比明亮的恒星在做高速周转运动。

足够质量的恒星爆炸之后产生超星新，超星新爆炸一瞬间出现的光亮，能够穿过黑暗的太空，传播到几十光年之外的地方。

超新星爆炸

天文学家也正是依靠超星新爆炸，来观察宇宙当中的各种天体，在天文学上意义重大。

我们的太阳也有终结的一天，不过它会膨胀为红巨星再变为白矮星最后冷却为黑矮星。

有的恒星则是从内部开始坍塌，成为黑洞。

实际上，黑洞也会有微弱的光芒，也就是它的光环。

这是由高速运动的粒子摩擦产生的光热，微弱且容易受到黑洞的吸引，存在的时间短暂。

恒星的一生（演化过程））

此外，在光的概念当中，还有一种名为超光速的存在。

超光速

目前，在人类的认知当中，光是最快的存在。

根据爱因斯坦的相对论，宇宙实际上存在超光速，在条件允许的情况下，低于光速运动的物体也可以转化为超光速。

此后的多个实验也证明了，超光速存在的可能性。

究竟要如何才能超光速呢？爱因斯坦指出，运动的物体和性质有着紧密的关系，在真空当中光速运动的物体想要变为超光速，质量必须增长到无穷大。

因此，超光速也需要无穷大的能量，该物体的时间也会停止下来。

超光速飞船概念图

理论上来讲，是人类是不可能实现的，但是未来的事情谁都不好说。

说不定几亿年后的我们，就能乘坐着光速飞船，遨游在宇宙之间。

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