太阳光到达地球需上万年非8分钟，但对光子来说就是一瞬间的事

Arcman · 发表于 2021-3-15 22:36

太阳光到达地球需上万年非8分钟，但对光子来说就是一瞬间的事

宇宙探索
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我们每天都享受着太阳光的沐浴，如此再普通不过的事情每天上演着，以至于我们总是会认为太阳光照射地球是理所当然，很少人会去质疑：太阳光为何能一直“熊熊燃烧”？

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由于太阳如此重要，科学家们当然不会放过对它的探索研究。长期以来，科学家一直认为太阳是靠化学反应能源发出的光照射的地球的，也就是我们通常所说的燃烧发光。

但根据相关计算，如果太阳的燃烧是化学反应，根本不可能持续“燃烧”数十亿年，几千年就燃烧殆尽了。

直到上世纪，人类科学取得突飞猛进的发展进步之后，科学家终于揭开了太阳持续燃烧数十亿年的奥秘：核聚变。

太阳一直用核能发光发热，照耀地球。

简单说，在太阳核心，温度和压强都非常高，在高温高压下，四个氢原子核发生巨变，融合生成一个氦4。在这个过程中，会损失7%的质量，根据爱因斯坦质能方程，损失的质量其实转化成了能量。

不过太阳核聚变只发生在核心区域，而太阳的半径70万千米，这意味着核心发生核聚变产生的光（能量）比如穿过70万千米的厚度来到太阳表面，然后穿越1.5亿公里太阳与地球之间的距离，照射到地球表面。

有人可能会说：70万千米对于光来说不是小意思吗？光速每秒30万千米，两秒多的时间就可以到达太阳表面了。

其实真实过程远不是那样的，太阳核心产生的光要想到达太阳表面，必须经过无数次碰撞，经历“九九八十一难”才能到到太阳表面，这个过程非常漫长，甚至漫长到十万年之久。

为何会这样？

太阳的核心不是液态，固态，也不是气态，而是等离子态，就像一锅“粥”一样，粒子到处乱窜。核心产生的光子不可能绕过到处乱窜的粒子。在光子飞向太阳表面的过程中，会经历无数次被吸收，释放，再次被吸收，再释放的循环过程。

具体来讲，这个过程其实就是电子不断发生跃迁的过程。最开始的光子被一个电子吸收，电子从基态跃迁到激发态。不过电子总是会倾向于重新回到基态，因为基态相对是最稳定的，于是电子又会释放出光子重新回到基态，这个过程几乎是瞬间完成的。

以上的过程几乎是瞬间完成的。然后光子会在下一个电子那里经历相同的事情，一直重复着.....

最后历经“千辛万苦”终于到达体验表面，彻底“解放”，8分钟之后（实际8分钟多点）到达地球。

而仅仅从太阳核心达到太阳表面就需要上万年时间！

不过整个过程都是以人类的视角来定义的，如果光子也有意识，在光子眼里需要多长时间到达地球呢？

答案是：不需要时间，或者你也可以理解为一瞬间。

光子向来都是很特殊的存在。根据爱因斯坦狭义相对论，光速飞行时间静止。如果在光子上有一个时钟的话，我们会看到光子的时间是完全静止的。从下面的碰撞实验也可以直观地看出来。

图中也就是我们常说的光子钟，由于光速不变原理，静止的光子钟与高速运动的光子钟经历的时间有很大不同。运动的光子钟会经历一段较长的路程，因此时间会变慢，如果达到光速，时间将完全静止。

通俗地讲，光子达到光速，已经没有时间这种概念了，不要说太阳和地球之间1.5亿公里的距离了，就算是任何再遥远的距离，光子都是瞬间到达。不仅仅是时间，距离也不存在了，对于人类来讲再遥远的距离在光子眼里都是近在咫尺，或者说都是零！

由此也可以得出一个残酷的事实：如果光子有生命，它的寿命就是一瞬间，可以认为“没有寿命”，因为对于光子来说，没有所谓的时间，从诞生到死亡一瞬间就完成了。

但作为人类来看当然会完全不一样，所以不要强迫自己用我们的惯性思维衡量光子的行为。

说个题外话，光子生下来就以光速飞行，而有静质量的物体无法达到光速。但人类可以亚光速飞行。假设你乘坐一艘飞船可以一瞬间达到亚光速，然后飞离地球，前往4.3光年外的比邻星。在这个瞬间你会发现比邻星距离你不再是4.3光年，这个距离会变短，或许只有1光年甚至更短，这取决于飞船到底有多接近光速！

这就是爱因斯坦相对论中的“尺缩效应”，当然也是时间膨胀（钟慢效应）的另一种表现形式。

来源：宇宙探索

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