在浩瀚的宇宙探索之旅中，一個(gè)簡單卻引人深思的問題，引領(lǐng)我們深入探究光的無盡力量——它是如何在太空中穿越2500萬年的漫長旅程而不顯疲憊。

故事的主角是加州大學(xué)圣地亞哥分校的天體物理學(xué)家賈里德·羅伯茨。在他的后院，盡管光污染嚴(yán)重，羅伯茨依然架設(shè)起望遠(yuǎn)鏡，對準(zhǔn)了遙遠(yuǎn)星系進(jìn)行拍攝。一次偶然的機(jī)會，當(dāng)?shù)谝粡垇碜陨羁盏恼掌瑐鬏數(shù)剿钠桨咫娔X上時(shí)，他的妻子克里斯蒂娜恰好經(jīng)過，被屏幕上的璀璨景象所吸引。

“這是風(fēng)車星系，”羅伯茨解釋道，這個(gè)星系因其獨(dú)特的旋渦形態(tài)而得名，盡管它實(shí)際上是由約一萬億顆恒星組成的龐大星系。這些恒星發(fā)出的光，穿越了1500萬億億英里的宇宙空間，歷經(jīng)2500萬年才抵達(dá)羅伯茨的望遠(yuǎn)鏡。

克里斯蒂娜好奇地問道：“光走了這么遠(yuǎn)的路，它不會累嗎？”這個(gè)看似天真的問題，卻激發(fā)了一場關(guān)于光的深刻討論，讓人不禁思考：為何光在漫長的時(shí)空旅行中能夠保持能量不衰？

要解答這個(gè)問題，我們首先需要了解光的本質(zhì)。光是一種電磁輻射，由電場和磁場的波動構(gòu)成，在時(shí)空中傳播。它沒有靜止質(zhì)量，這使得光能夠在真空中達(dá)到極限速度——每秒約30萬公里，這是宇宙間物質(zhì)傳播的最快速度。在人類眨眼的瞬間，光子已經(jīng)繞地球赤道飛行了兩圈多。

盡管光速驚人，但宇宙之大仍超乎我們的想象。太陽光從太陽到達(dá)地球需要8分多鐘，我們看到的陽光其實(shí)是8分鐘前的“歷史影像”。而離地球最近的恒星——比鄰星的光，則需要四年多才能抵達(dá)地球，天文學(xué)上稱之為四光年距離。

接下來，我們從時(shí)空相對論的視角來看待這個(gè)問題。想象一下，如果你是一名國際空間站的宇航員，以每小時(shí)2.7萬公里的速度繞地球飛行，相比地面人員，你的手表每年將慢0.01秒。這就是時(shí)間膨脹現(xiàn)象，即不同運(yùn)動狀態(tài)下時(shí)間流速的差異。當(dāng)物體高速運(yùn)動或處于強(qiáng)引力場附近時(shí)，其時(shí)間流逝會相對更慢。

將這一原理應(yīng)用到光子身上，如果我們站在光子的角度觀察，會發(fā)現(xiàn)時(shí)間對于光子來說是靜止的。這是因?yàn)闇y量時(shí)間的“時(shí)鐘”處于不同的運(yùn)動狀態(tài)——以光速飛行的光子與繞日運(yùn)行的地球形成了鮮明的對比。當(dāng)物體接近光速運(yùn)動時(shí)，起點(diǎn)與終點(diǎn)之間的空間距離會縮短。對于光子來說，空間被極致壓縮，因此從光子的視角看，其旅程是瞬時(shí)的。

回到風(fēng)車星系的影像上，從光子被星系恒星發(fā)出的那一刻到被羅伯茨后院相機(jī)的感光元件接收，這兩個(gè)事件在光子的參照系中是同時(shí)發(fā)生的。但由于空間壓縮效應(yīng)，光子感知的旅程是即時(shí)的。而在地球觀測者的眼中，這個(gè)光子卻經(jīng)歷了2500萬年的時(shí)空穿越，最終化作平板電腦上的一抹星光。

在這個(gè)星光璀璨的夜晚，這縷來自遙遠(yuǎn)星系的古老星光不僅成就了一張令人震撼的天文影像，更激發(fā)了羅伯茨夫婦之間一場充滿趣味與智慧的對話。