世界不思議

不可思議!光在宇宙中竟存在曲線傳播,違背我們認知的常識

從初中學物理開始,老師便告訴我們一個常識,光是沿直線傳播的,在不同的材料中,光的傳播會發生折射,但並沒有改變光沿直線傳播的屬性,而在我們的認知中,也一直認為光是沿直線傳播的。在日常生活中,由於距離和觀察方位的不同,我們看到的人和物的形象,有遠近、高低、大小、長短之分。例如:日常生活中的影子成像,就是光沿直線傳播的現象,因為不同距離、不同位置的光照,影響成像的大小和位置,而生活中還有很多關於光沿直線傳播的現象,如小孔成像、平面鏡反射、太陽傘遮陽等等。

小孔成像

可以說,光在地球上,不論是何種材料或介質,我們似乎都沒有發現過光會彎曲傳播的,那光是否真的一直就是沿直線傳播的呢?遠小近大,是地球上的一個原理,是光沿直線傳播中的最主要的一個體現,在地球上只要是光線傳播,就不可能違背這個現象的。

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然而,我們生活中所看到的光沿直線傳播,是否真的就是如此呢?對於地球這個靜止的天體來說自然是對的,那對於宇宙這個大系統而言,光卻並非真的沿直線傳播。我們都知道,宇宙是遠比地球還要神秘的存在,地球是相對靜止的,而宇宙則可能是不斷膨脹的。宇宙中的光,經過千辛萬苦到達地球,而我們看到的並非星系本身,而是這個星系的光子在宇宙傳播後匯聚產生的圖像,但由於宇宙是不斷膨脹的,最後成的像反而與地球成像不一樣。造成這一現象最直接的原因是和宇宙中天體的視覺有關。

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遠處的星系被放大的原理圖

假設星系兩端各有一個光子朝地球飛來,前來的過程中,兩個光子的空間也會隨著宇宙的膨脹而膨脹。也就是說,光子一邊匯聚到我們這裡,一邊也在相互遠離,所以走的不是直線,而是曲線,我們反推回去的星系形狀,實際是星系被放大的虛像。當天體離我們比較近的時候這個效應不明顯;只有距離相當遠,宇宙膨脹才起作用。簡單來說,我們看到越遠的星系,反而是越大的,越近的星系則越小,與地球上看到的遠小近大是相違背的。宇宙中天體的視覺,違背遠小近大的這一規律,與宇宙的組成成分也有關。

宇宙的組成

宇宙是由普通物質、暗物質、暗能量組成的,其中普通物質卻只佔宇宙的5%左右,25%的是暗物質,這30%可以統稱為物質項,因為它們都會參與引力作用相互吸引,來抑制宇宙的膨脹,而剩下的70%是我們至今尚且捉摸不透的暗能量。而影響透視的只有兩大因素了,一個是物質項,一個是暗能量項。暗物質和暗能量的比例會影響宇宙的透視,這一結論也曾有科學家做過實驗,最後推論出這個結果。但在宇宙中,卻又並非是沒一個視點所看到的都是遠大近小的視覺效果,這與所處宇宙的位置有關,有人推測,這其實是和宇宙中暗物質和暗能量的組成比例有關。而當宇宙以完全由暗能量組成時,遠小近大的透視現象才始終不會失效。

星雲圖

總的來說,宇宙中的透視效果改變了光的方向,扭曲了光子的傳播途徑,這也造成了光沒沿直線傳播,產生了一種遠大近小的視覺,這是與宇宙的組成成分有關。當然,宇宙中也還存在著許多其他不可思議的東西存在。

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