瞬移到几千光年外,真能看见秦始皇吗?
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假如现在给你一扇门,跨过去,就是两千多光年外。
你转身架起望远镜,对准地球,镜头里会不会出现秦始皇?
这个问题最诱人的地方是:秦朝明明已经结束,那时候离开地球的光,却可能还在宇宙中赶路。
我们失去了那个时代,宇宙似乎还留着它的消息。
先给一个让人不太过瘾、却非常关键的答案:在理想的思想实验里,远方确实可能收到秦朝时期从地球发出的光;
但这离看清秦始皇本人,还隔着几道近乎不可跨越的门槛。
更要紧的是,爱因斯坦的相对论并没有附赠那扇瞬移门。
故事要从我们平时如何看东西说起。
你从来没有看见绝对实时的世界 眼前一盏灯亮起,光先跑到你的眼睛,你才知道它亮了。
日常距离很短,这点延迟小到可以忽略;
把尺度拉大,迟到就藏不住了。
月光大约要走1.
3秒,阳光约要走8分20秒。
你看到的太阳,永远是几分钟前的太阳。
天文学家看数百万光年外的星系,接收到的自然也是那个星系很久以前发出的光。
所以,远处能看见过去,不需要额外启动时间机器。
光的传播速度有限,就足以产生这种效果。
这里的看见过去,准确说是收到过去发出的信息。
过去的事情没有在观察者面前重新发生,就像一封迟到多年的信,能够告诉你往事,却不会让寄信人回到当年。
距离选错历史频道也会选错 不过,几千光年不能随便填。
秦始皇在公元前221年完成统一,从2026年算起,约隔了2246年。
若想在这个简化实验里接到当时的光,就要去大约2246光年的对应位置。
这是忽略相对运动等细节的近似计算,还要约定用地球所在的近似参考系谈现在。
并不是去到任何一个叫几千光年外的地方,都能自动调出同一段历史。
站在1000光年外,收到的是约1000年前的光;
站在3000光年外,就更早。
距离像一根粗略的时间刻度,但它没有搜索框。
想追某年某月的一件事,还要知道相关光线实际沿什么方向传播,并在合适的时刻抵达合适的位置。
第一道门槛就藏在瞬移两个字里 如果让你现在坐飞船出发,情况就变了。
秦朝离开地球的光,早已经领先了两千多年,而你在后面追。
按照狭义相对论,有静止质量的飞船不能靠普通加速达到真空光速,更不能超过它。
你飞得再努力,也追不上沿同一方向先出发的那束光。
接近光速时,船上经过的时间可以比地球上少,但这不等于你在地球参考系中超越了光。
所谓瞬移,是我们为了讨论观察问题,临时放进实验的科幻条件。
量子隐形传态也不是把人瞬间送走,更不能绕开经典通信来超光速传递信息。
把条件说清楚,想象可以继续;
把条件偷偷当成果实,就会把一个有趣的问题讲成错误的科学结论。
收到地球的光不等于看见一个人 好,现在暂且借来那扇科幻门,直接站到正确位置。
你终于能看见秦始皇了吗?
仍然不行,因为望远镜首先要解决分辨率。
肉眼望向远处,一整栋楼可能缩成一个点。
两千多光年之外,连地球本身都极难分辨,何况地面上一个人。
不断放大模糊光点,并不会凭空长出真实细节。
普通光学成像受到衍射限制。
口径越大,能区分的角度通常越小;
波长越短,也有帮助。
但把一个人与旁边的人分开,需要的角度小得惊人。
这里卡住的并不只是相机像素,而是光学系统实际收集和区分信息的能力。
把照片插值放大一百万倍,也补不回本来没测到的脸。
一面比太阳系行星区还夸张的镜子 可以做个只看数量级的估算。
假设距离约2200光年,用波长约500纳米的可见光,想分辨约1米大小的结构。
按普通圆形口径的衍射极限计算,需要的口径大约是十万亿米量级,也就是约百亿公里。
这不是让镜片再磨精细一点就能完成的升级,而是要求一个远超现有工程能力的有效口径。
即使用干涉测量讨论超长基线,也没有自动解决集光、稳定和成像问题。
而且,1米的分辨尺度还远远不能保证认出一张脸。
这个计算只是揭示困难的下限,没把亮度、背景、对比度和动态场景都算进去。
通过第一道数学门槛,不等于已经买到了观看历史的门票。
历史并没有被完整存成一段视频 第二道难题更直接:你究竟能收到多少来自秦始皇的光?
太阳照到地球,大量光线被地面、云层和大气反射或散射,其中只有极小一部分朝你的方向传播。
还要碰巧满足他处在可见的那一面,没有被屋顶、云层、山体和其他物体挡住。
人在宫殿里时,外面的望远镜再大,也不能直接把屋顶当成透明玻璃。
就算某些光子真的来自他的衣服或脸,它们也淹没在整颗地球和附近太阳的强烈背景中。
曝光久一点可以多收集一些光,但人会动、地球会转,画面又会被拖糊。
宇宙让部分信息继续传播,却没有替我们录好一部完整、高清、随时可点播的秦朝纪录片。
为什么能看见远方星系却看不见他 有人可能会追问:望远镜不是连遥远星系都拍到了吗?
一个秦始皇怎么反而看不了?
因为检测到某个目标,与分辨目标内部的细节,根本是两种要求。
遥远星系拥有大量恒星,尺度也极其巨大。
把它记录成一个光斑,只需要确认那里有足够的光;
要看清它里面一颗行星上的某个人,就要把极小的角尺度区分出来,还得收到足够的目标光子。
夜里你能看见远处山顶的
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