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宇宙里的第一缕光是如何诞生的

2023-10-24李诏宇

科学大众 2023年18期
关键词:人类研究

□文/李诏宇

宇宙暴胀示意图

汉字中的“光”,是最为古老的汉字之一。在甲骨文中,其字形为人头顶有火,指火焰为人类带来了光明。

然而,宇宙中的光究竟从哪里来?这一问题至今仍令科学家争论不休。在一项新研究中,研究人员认为宇宙中的光来自强引力。

什么是强引力?宇宙中的第一缕光究竟来自哪里?为何自宇宙诞生已有130 多亿年,第一缕光还未到达地球?

“光”字甲骨文

光的起源就是物质的起源

要弄清宇宙中的光从哪里来,首先需要了解光的本质。

中国科学技术大学物理学院天文学系教授蔡一夫介绍,早在遥远的古代,人类就开始了对于光的研究。

我国古代的《墨经》中就记录了8 条与光有关的知识,包括光的直线传播性和针孔成像等,但尚未明确涉及光的定义。17 世纪以来,随着科学研究的不断拓展,对光本质的认识可以分为波动说和粒子说两种针锋相对的说法。1925 年,法国物理学家德布罗意提出所有物质都具有波粒二象性的理论。随后,德国物理学家普朗克等数位科学家建立了量子物理学说,大大拓展了人类对光的认识。

“目前一般认为,光具有波粒二象性。从本质上看,光既是一种电磁波,也是一种粒子——光子。因此,光同时具有电磁波与粒子的一些特征。”蔡一夫表示,“在几何光学中,光的传播途径是直线;在波动光学中,光以波的形式传播;而在量子光学中,光的能量存在则是量子化的。”

如今,随着对光的研究不断深入,人们对光的认识也在持续深化。……

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