40光年,人的肉眼究竟能看多远

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40光年,人的肉眼究竟能看多远?

你这个奇想实在不值得大惊小怪。如果我告诉你,人眼能看多远没有止境,无限远,你才会更加惊奇吧?当然,你肯定不相信,认为这是瞎说。请耐心看完我的介绍,你就不得不信了。

首先,人眼是一个被动的接收器

许多人老认为人的“眼光”快得不得了,比光速快多了,夜空中几百上千光年的星星一抬眼就看到了,这比光速快多少倍?其实,这是一叶障目,没转过弯来,而且根本不知道光是个啥玩意,才会得到这种错误结论。

40光年,人的肉眼究竟能看多远

人是没有“眼光”的,如果没有“光”,人眼毛用都没有,一点什么也看不见。人眼是靠感光细胞被动接受进入视网膜的光信号的,是各种物体通过发光或反光,形成某种形象以光速传到了我们的视网膜,再转变成电信号输入到大脑,经过大脑的经验加工,就“看到了”这些形象。

光是什么?就是电磁波,人眼能够看到的光叫可见光,是波长在380nm(纳米)到760nm之间的电磁波。人们看到的所有物体,都是这些物体的光线传到了我们的视网膜,而不是我们的“眼光”伸出去抓住了它们,人的肉眼只是被动的接受到这些物体的光线而已。

所有看到的物体都是“过去时”

何谓“过去时”,就是我们看到的所有东西,都已经是过去的东西了,而不是即时的东西。当然这种“过去时”要看过去了多久,时间过去的越久变化就会越大,时间很短暂,虽然也有变化,但不用精密仪器,光凭肉眼很难看出来,因此一般就被忽略了。

这是因为光速再快,也还是有速度限制的,光在真空中和空气中行进的速度每秒钟约30万公里。人眼是依靠光传递信号过来,才能够看到所有物体。这些物体无论是自发光,还是依靠反射光,人眼都要经过一定时间才能接收到的,再经过大脑加工成像,这样看到的所有物体就都已经是过去的样子了,而不是即时的样子。

当然由于光速很快,在地球上看到的物体就基本可以忽略传播时间,可以视为看到了最接近即时的样子。如看到1米距离的物体,这个物体就是3亿分之一秒之前的样子;看到1公里远的物体,这个物体就是30万分之一秒前的样子;看到10公里的物体,就是3万分之一秒前的样子。

人类日常生活对这种万分之一秒甚至亿分之一秒,根本无法感觉,所以自古以来,人们就认为所有看到的就是当时的样子。但随着科学发展,在遥远距离的空间,就不能忽略这种延滞性了。比如我们看到的月球,距离我们约40万公里,月球的样子就永远是1秒钟前的样子;太阳距离我们1.5亿公里,看到的太阳就永远是8分多钟前的样子。

夜空中的星星就更远了,除了几颗行星,我们看到的所有恒星都是光年级距离,1光年就是光速走一年的时间,约为9.46万亿公里。肉眼看到最近的恒星是半人马座a星,距离我们约4.3光年;看到最远的恒星是船底座的海山二,距离我们约7500光年;看到最远的星系是仙女座大星系,距离我们254万光年。

我们看到的这些恒星、星系就是几光年甚至几百万光年前的样子了,它们现在的样子已经改变了,但要过几年甚至几百万年,人类才能够看到。

人眼能看多远不是由自己决定

谁也无法决定自己能看多远,因为我前面说了,人眼看物体是被动的,只要这个物体的光传到了视网膜,我们就能够“看”到。因此能看多远,取决于多远的物体之光能不能到达我们的视网膜。

那么什么物体的光能够传得更远呢?这取决于物体的亮度和大小,简单说来,就是物体光度(亮度)越大,物体本身体积越大,其光线就传播得就越远;反之物体越暗淡,体积越小,其光线传播距离就越短。

如仙女座星系距离我们254万光年,由于其体积大,亮度大,我们也能够看到;而一个完全不发光的物体即便放在我们面前,我们也无法看到。如在漆黑的屋子里,各种物体就在眼前也无法看到;一个小于我们视角的物体就在我们的巴掌上我们也看不见,比如我们的手掌上生存着亿万个细菌,能看到吗?

人眼分辨物体的能力以视角和光度来衡量,也就是说,当这个物体到达人眼时还有一定的夹角,人们才能够“看到”;同时这个物体必须具有一定亮度时,人眼才能够感知 。人眼最小分辨夹角计算公式为:△θ=1.22 λ/D=3.4*10^-4rad≈1'(λ=550nm,D为瞳孔最小直径)。

这个公式说明,人眼看到的东西小于1'(1角分)时,就无法分辨物体细节,只能看到一个点。所谓“明视距离”就可以让我们更直观地理解视角问题,标准明视距离为:人眼在距离物体25cm(厘米)处,所能看清相距0.073mm的两个物点,这个0.073mm的数值,即为正常人眼的分辨距离。

任何物体在附近时角度很大,距离越远视角角度就越小了,当入射角小于1'以下,就无法分辨了。因此人们看到的恒星,除了极个别距离较近又很巨大的恒星,即便用再大的望远镜看,也只能看到一个亮点,根本无法看到其圆面。

由于恒星亮度和体积大小不同,距离我们最近的比邻星,只有4.22光年,但由于其体积小亮度弱,我们肉眼也无法看到;而距离遥远254万光年的仙女座星系,我们还能看到,而且是很大一片;海山二也是由于体积和亮度很大,才成为人类肉眼能看到最远的恒星。

人类肉眼能够感光的最小亮度一般要至少3个光子,还要在极黑的环境中才能够感光到。因此有些天体尽管巨大,但由于距离太远,很难有3个光子能够进入肉眼,所以也无法看到。人们利用望远镜,就是将远方的物体放大,让这些物体进入人的肉眼时更大更亮,才能够被人类“看到”。

哈勃望远镜通过放大效应,相对人类眼睛视力提升了6.3亿倍,因此可以把远方到来的非常微弱光线通过放大让人类视网膜感光,现在人类看到最远的天体距离我们130多亿光年了。但这也不是我们“眼光”过去抓住的,而是这些光经过130多亿年的奔波来到了我们面前。

理论上,如果天体足够大,亮度足够强,只要到达人眼的视角超过1',亮度超过3个光子,不管这个天体距离我们多远,就都能够看到。因此人眼看物体没有距离限制,只有到达眼睛里的物体大小和亮度限制。

现在信了吧?欢迎讨论,感谢阅读。

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穿透力强的物质排行?

2017年九月,位于南极洲冰面下的粒子探测器“冰立方”,捕捉到一股来自太阳系外的高能宇宙射线,它的速度极快,达到了光速的99%以上,同时,它拥有极高的能量,科学家通过繁琐的模拟实验计算出它的能量高达300TeV。要知道,目前世界上最大的粒子碰撞加速器最多也只能将粒子加速到拥有不超过100TeV的能量,如此高能的宇宙事件让科学家们高度警惕起来。

紧接着,科学家们开启了“冰立方”内所有的检测设备和仪器,并调用了全球至少15台天文望远镜一同对这位到访地球的“神秘来客”进行严密的观测。最终,科学家们确定了它的身份,它就是被称作“幽灵粒子”的中微子。

中微子,是组成物质的最基本粒子,它的质量极轻,不带电荷,它几乎不与任何物质与环境相互作用。中微子最早被发现是在上个世纪三十年代,当时,研究人员在进行元素放射性实验时,发现,在β的衰变过程中,电子所带走的能量总是小于衰变失去的总能量,还有一部分能量神秘失踪了。研究人员认为,是一种存在于原子核内部,但体积比电子要小很多的粒子将这部分能量带走了,在经过长达20年的研究后,这个想法终于被证实,并且在实验中首次直接观测到了这种粒子,科学家将这种粒子命名为中微子。

科学家发现,这次在南极洲发现的极高能中微子,来源于40亿光年外的猎户座。在猎户座的左上角,有一个能量巨大的类星体,它的中心是一个质量超过6000万太阳质量的超级黑洞。在发现高能中微子的时期内,这个类星体亮度增强了6倍以上,并出现了频繁的伽马射线活动,科学家确定,这个类星体(耀变体)就是此次观测到的极高能中微子的发射源。

其实,中微子并不是只有类星体能够产生,在我们的太阳系中,太阳内部的核反应也会产生大量的中微子,随着太阳能量辐射向地球,每秒有超过10000亿个中微子穿过人体,有超过10亿个从我们的眼睛穿过,而我们没有丝毫察觉。即使在夜晚,太阳位于地球的另一面,中微子也会轻易穿过人体,因为地球在中微子面前就像摆设,无法对中微子造成任何阻碍。

中微子可以说是宇宙中穿透能力最强的物质,只有粒子之间的间隙小于10的负19次方米时,才能够阻挡住中微子。而我们地球上的所有物质都达不到这个条件,就算是面对和地球体积一样大的锌球,中微子也能瞬间穿过。但是,有科学家指出,在宇宙中,有一个物体,可能会阻挡住中微子,它就是黑洞。黑洞是宇宙中一种密度极大的特殊天体,恒星在燃料耗尽后产生超新星爆发现象,在重力的作用下,恒星迅速坍缩,所有物质被挤压成原子,再由原子变成基本粒子。科学家认为,黑洞内部粒子之间的间隙一定小于10的负19次方米,所以,黑洞能够阻挡住中微子“前进的脚步”。

由于中微子的传播速度快,穿透能力强,人们已经将中微子作为下一代通讯载体的“最佳候选人”,到时候,通信速度将得到质的飞跃,并且真正做到无死角通讯,人们翻身越岭建立信号塔、基站的画面将不会再现!

为什么三体人飞过来要四百年而不是四十年?

十分之一光速是指三体飞船的最高速度,也就是三万公里每秒。从三体星球出发,不可能一下子就达到这个速度,需要一个加速的过程。如果加速太快的话,飞船内的三体人也受不了这样的超重。另外还有飞船的动力也达不到这么快能加速到这个速度。在飞船接近太阳系时就要逐渐减速,这样才能平稳进入太阳系,在地球降落。

42光年是几年?

从理论上计算,大约需755000年。

42光年肯定是银河系以外的天体(银河系直径约十几光年)。从地球发射出的宇宙飞船必须达到16.7千米/秒的第3宇宙速度,才能摆脱银河系的引力束缚,奔向42光年以外的目的地。这个速度只是光速300000千米/秒的二万分之一稍大点,故所需时间比 42年×2万=84万年 稍小点。

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