當(dāng)我們意識(shí)到看到了某個(gè)物體的時(shí)候,其實(shí)是我們的眼睛感受到了源自這個(gè)物體的可見(jiàn)光所攜帶的信息,然而光的速度是有限的,大約為30萬(wàn)公里/秒,這就意味著光線在傳遞信息的過(guò)程中總是會(huì)需要一點(diǎn)時(shí)間的,所以嚴(yán)格地講,我們眼中看到的所有事物都是過(guò)去的影像,例如當(dāng)我們看到離自己10米遠(yuǎn)的某個(gè)物體的影像時(shí),其實(shí)是這個(gè)物體在大約3000萬(wàn)分之1秒之前的樣子。 在日常生活中,如此小的時(shí)間差是可以忽略不計(jì)的,然而在巨大的尺度下,這就不可忽視了。想象一下,假如我們站在距離地球300萬(wàn)公里的地方,由從地球出發(fā)的光線就需要10秒鐘才可以抵達(dá)我們的位置,也就是說(shuō)在這個(gè)位置上,我們就可以看到10秒鐘以前的地球。 顯而易見(jiàn)的是,假如站得更遠(yuǎn),那么我們就可以看到地球更加遙遠(yuǎn)的過(guò)去。于是就有了一個(gè)問(wèn)題:如果我們站得足夠遠(yuǎn),比如說(shuō)站在2200多光年以外,是否可以看到秦始皇? 西安秦始皇陵墓 因?yàn)橛钪娴奈镔|(zhì)密度極低,光線可以傳播得非常遠(yuǎn)而不會(huì)被星際物質(zhì)吸收,所以在2200多年前,從地球上出發(fā)的那些攜帶著秦始皇信息的光線,到現(xiàn)在仍然還有很多在宇宙空間中傳播。由于光速的限制,它們現(xiàn)在應(yīng)該是位于距離地球2200多光年以外,因此可以說(shuō),如果現(xiàn)在就站在2200多光年以外,那么從理論上來(lái)講我們是可以看到秦始皇的。 但別高興得太早,這是因?yàn)榫退阄覀兡軌蜻\(yùn)用傳說(shuō)中的超空間技術(shù)瞬間移動(dòng)到2200多光年以外,以我們眼睛的分辨本領(lǐng),也是無(wú)法看到秦始皇的。那么如何才能夠在2200多光年之外看到秦始皇呢?答案是我們需要建造一個(gè)分辨本領(lǐng)特別強(qiáng)的望遠(yuǎn)鏡。 關(guān)于分辨本領(lǐng),可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明,首先在一張白紙上用筆涂上兩個(gè)黑點(diǎn)(為了方便實(shí)驗(yàn),這兩個(gè)黑點(diǎn)應(yīng)該盡量涂得近一點(diǎn),但不要挨著),然后把這張紙貼在墻上,你可以看到這兩個(gè)點(diǎn)明顯是分開(kāi)的,這時(shí)你開(kāi)始不斷后退同時(shí)只用一只眼睛觀察這兩個(gè)黑點(diǎn),在這個(gè)過(guò)程中,你會(huì)發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)黑點(diǎn)會(huì)隨著距離的增加而在你的眼中不斷地靠近并逐漸變得模糊,當(dāng)你后退到超過(guò)某個(gè)臨界距離時(shí),這兩個(gè)黑點(diǎn)就變成了一個(gè)模糊的黑點(diǎn),再也無(wú)法分辨了。 在這個(gè)臨界距離的位置上,你的這只眼睛與上述兩個(gè)黑點(diǎn)可以連成兩條直線,這兩條直線的夾角的角度,就是你這只眼睛的分辨本領(lǐng),可以看到這個(gè)夾角的角度越小,你這只眼睛的分辨本領(lǐng)就越強(qiáng),也就能看清更遠(yuǎn)的事物。 望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)與它的口徑密切相關(guān),同等條件下,其口徑越大分辨本領(lǐng)就越強(qiáng),這可以通過(guò)公式“望遠(yuǎn)鏡的口徑 = (1.22 x 波長(zhǎng) x 距離)/觀測(cè)目標(biāo)物體的長(zhǎng)度”來(lái)計(jì)算。這里的波長(zhǎng)我們?nèi)】晒獠ㄩL(zhǎng)的平均值即 5.5 x 10^-7 米,距離為2200光年,取其近似值 2 x 10^19 米,觀測(cè)目標(biāo)物體的長(zhǎng)度取0.5米(我們要看到秦始皇,至少要分辨得出長(zhǎng)度為0.5米的物體)。 將它們代入公式,可以得到我們所需望遠(yuǎn)鏡的口徑 = (1.22 x 5.5 x 10^-7 x 2 x 10^19)/0.5 = 26.84 x 10^12 米,也就是268.4億公里,這大約是冥王星與太陽(yáng)的平均距離的4.5倍! 就算我們有能力建造一個(gè)如此巨大的望遠(yuǎn)鏡,也找不到足夠的材料,怎么辦呢?其實(shí)我們還有辦法,那就是引力透鏡。 愛(ài)因斯坦曾經(jīng)指出,強(qiáng)大的引力場(chǎng)可以使光線發(fā)生明顯的彎曲,這一現(xiàn)象現(xiàn)在早已在實(shí)際觀測(cè)中得到證實(shí),科學(xué)家發(fā)現(xiàn),如果在我們和某個(gè)光源的直線上有一個(gè)質(zhì)量很大的天體,那么我們就可以因?yàn)楣饩€彎曲的原因而接收到更多來(lái)自這個(gè)光源的光線,這種現(xiàn)象就被稱(chēng)為引力透鏡。 根據(jù)這個(gè)原理,我們可以選擇那些與地球之間的直線上有著大質(zhì)量天體的觀測(cè)點(diǎn),或者干脆自己在觀測(cè)點(diǎn)與地球之間制造一個(gè)很強(qiáng)的引力場(chǎng),這樣就可以接收到更多來(lái)自地球的光線,從而減小對(duì)望遠(yuǎn)鏡口徑的依賴(lài)。 但是在我們利用引力透鏡收集到的眾多光線里,只有極少的一部分是攜帶著秦始皇信息的,這種情形就像是一小把零散的沙子混在一片巨大的沙漠中一樣,因此我們還需要一個(gè)擁有極高算力的量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng),以便有效地將這些攜帶著秦始皇信息的光線區(qū)分出來(lái),然后再通過(guò)復(fù)雜的計(jì)算將其成像。 綜上所述,理論上來(lái)講,站在2200多光年之外,是可以看到秦始皇的,但要在2200多光年之外看到秦始皇,我們就應(yīng)該擁有超空間技術(shù)(以便瞬間移動(dòng)到2200多光年之外) + 超大口徑望遠(yuǎn)鏡 + 引力操控技術(shù) + 量子計(jì)算機(jī)(其中第一項(xiàng)和第三項(xiàng)應(yīng)該可以合并),就目前來(lái)看我們?nèi)祟?lèi)似乎并沒(méi)有發(fā)展出這樣的科技,因此要想看到秦始皇,我們還要等相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。 |
|