手电筒的光去了哪啦

小时候，拿着手电筒在夜色中挥舞，应该是许多人都曾有过的举动，那随着手臂摆动的手电筒光柱仿佛是星球大战中的“光剑”，一挥一刺煞是好看。

长大后，夜色中挥舞的手臂已经在记忆中变得模糊，唯有那耀眼的手电筒光柱仍在心中留有深刻的印象，而这也带来了一些让许多人感到疑惑的问题：手电筒发出的光去了哪里？是灯一灭就瞬间消失了，还是像一列飞驰的火车驶入了宇宙深处呢？如果驶入了宇宙深处，那它们能到达宇宙尽头吗？

可能很多人不知道，眼睛之所以能够看到手电筒亮，要么是因为灯泡发出的光子进入了人的眼睛，要么就是灯泡发出的光子被大气中的尘埃散射，形成了肉眼可见的“光柱”（灰尘越多的环境下光柱越明显）。

而当手电筒关闭，灯泡不在发出光子，人眼也就自然看不到光亮。但严格来说，从手电筒关闭到人眼看不到光亮这一过程的时间并不是0，而是“手电的灯泡—尘埃—眼睛”总的光程除以光速。

由于光速极快，通常消失的时间小于100纳秒，如此短暂的时间肉眼根本无法察觉，所以才会给人一种光瞬间就消失了的错觉。

既然手电筒关闭后，光并不是瞬间就消失了，那么那些指向宇宙的光，会如同一列火车朝宇宙深处前进吗？答案是：会，也不会。

在理想状态也就是绝对真空中，因为没有任何物质阻挡光的传播，光能够一直飞行下去。当然了，如果时空是弯曲的，那么光也是能够在其中走弯路的。

而一直飞就需要考虑一个非常关键的问题——光束会发散。哪怕发散的角度极小，在漫长的距离下，飞行的光也会变成一个极为巨大的光斑。

当距离足够远之后，光斑会越来越大直至暗淡到相当于消失。值得一提的是，“消失”的含义并不是完全不存在，而是在于随机取某个瞬间，这个巨大光斑上的辐射功率密度已经无法保证有一定的光子通过。

就像一个商场，当任选一天对其人流量进行统计时，人流量已经无法达到最低维持限度，我们就能够说这个商场已经没人了。

可能有人会问，光线的发散角能够为“0”吗？也就是说一点也不发散，绝对笔直的向前飞。答案是：不可能。

不要说手电筒这种单靠一面抛物面镜汇聚的杂乱光束，就是目前方向性极佳的激光，都无法保持永远的汇聚，而这主要是因为高斯光束存在共聚焦长度极限，一旦超出这个极限，原本约束的光线会退化成一个圆锥，重新出现发散角。

以上是理想状态下的情况，即宇宙是绝对真空的。而现实世界中宇宙充斥着各种各样的物质，在其中飞行的光必然会与这些物质发生作用。

我们都知道，光遇到反光的物质会被反射，遇到透明的物体会直接穿透过去，而在这个过程中光始终会有能量被吸收。

经过反复的透射或反射，光和物质会发生作用（辐射转移），光线就会变得黯淡直至“消失”（波长更长的不可见光）。

所以说，只要光源足够的亮、发散角度足够的小，这束光就能够在宇宙中飞行很长一段距离，就算突然将光源熄灭，之前发出去的光也并不会直接消失。

当年阿波罗计划中就是在月球表面放置了镜子，然后通过激光反射来测量地球和月球之间的精确距离。在测试中，一束脉冲激光打出去过了2.5秒左右才收到了回应。

可以想象一下，如果将束激光直接射入茫茫宇宙，那么它肯定能够在宇宙中前进很远的距离，直到黯淡的再也没有办法观察。

需要注意的是，即便一束光在宇宙中不和任何物质发生作用，也不会受到任何的阻碍和遮挡，它仍然也没有办法到达宇宙尽头。

为什么呢？因为光的传播速度是有上限的，而宇宙不仅极为浩瀚，其膨胀的速度也已经远远超过了光速。

与常规理解中的“膨胀”不同，宇宙膨胀其实并没有所谓的“中心点”或“起始点”，因为空间每一处都在膨胀。

从观察者的角度来看，自身不动，因为空间在不断膨胀，周围的物体都在快速的远离自己，并且远离的速度越来越快。整个过程就像膨胀的气球，每个点都在相互远离。

根据最新的观测数据，每当天体距离地球326万光年，其退行速度就要增加67.8公里每秒。按照这个数据计算，在地球143亿光年之外，那里的空间膨胀速度已经超越了光速。而这也就意味着，如果那里还有天体存在的话，它们发出的光线永远也到不了地球。