打开手电筒，朝着天空照射1秒后，发出的光能不能飞到宇宙边缘？( 二 ) _卫星

永远都无法飞到宇宙边缘的光

手电筒的光会被逐渐吸收并衍射

我们前面也提到了，光的传播过程中会因为遇到不同的介质而改变传播方向，甚至还会被障碍物吸收。从地球表面到宇宙的这个过程，看似只需要经过空气，但是空气中有大量的灰尘，并且在地球的大气层中还存在大量的大气分子。
根据计算，地表大气中每立方厘米就含有大约17亿个大气分子，光子在穿越大气层的时候，会被这些分子大量吸收并转化，虽然在这个过程中它也会吸收能量，但是在大量的分子面前它就显得尤其弱小了。

大气的垂直分层结构示意图
虽然我们前面提到，光子在受激辐射下，会从低能量场越到高能量场，但是在这状态下，它就已经没有更多的能量可以补充了，随后就会掉回原来的能量等级，然后又会释放出一个光子。
而这个光子早已不是原本的光子，它的前进方向已经发生变化，也就是说它可能并不会再往宇宙前进。

光的反射和折射现象
这里也就是说，除去这些被吸收的部分，光子还会被大量反射、衍射，导致光的传播方向发生改变，从原本的直线传播，变成向四面八方发散。
若根据波动学来解释，手电筒发出的光呈现出明显的发散性。当光的亮度越强，并且离照明物越近时，光的单色性越好，反之就会有明显的发散。当我们将手电筒朝向天空的时候，我们肉眼可见光的发散，也就是光的衍射。

光的发散现象概念图
所以手电筒的光照射到天空中时，其消散的过程可能会比1秒更快，可能在它还没有触及到大气层最外层的时候，就已经消失殆尽了。

如果光来到宇宙

如果我们抛开大气中的不同介质，使得一部分的光子顺利来到宇宙中，是否就能达到宇宙边缘呢？实际上，也不可行。

在宇宙中看见光束的构想图
我们说光在真空状态下的传播速度最快，但是在宇宙中并非完全处于真空，在宇宙中还存在大量的粒子。当光子来到宇宙后，还是逃不开和这些粒子发生碰撞，被吸收和转化能量，此时的光子还是有很大可能没有办法继续传播。
如果它侥幸避开了粒子，继续传播呢？这里就不得不提到宇宙膨胀理论了。在大爆炸宇宙论中，我们得知宇宙是由一个致密的起点爆炸而来，并且根据宇宙红移现象，我们也观察到，宇宙仍在处于膨胀中。

通过望远镜观测到的星系红移现象yanshitu
直到现在，我们也无法得知宇宙的边缘在哪里。光在远离我们的过程中，还会随着宇宙膨胀离我们越来越远，这时光的波长会发生多普勒效应，也就是说当光源远离我们时，就会降低频率并拉伸波长。
当波长被拉伸后，就会形成红移，最后称为红外线或无线电波，但是这些我们用肉眼都无法观测。即便是我们用一些电子设备进行观测，最终也很难得知这个光子来自于何处，要去哪里，是否是我们手电筒发出的那一束光。

宇宙红移现象演示图
况且就手电筒发出的光子，我们能否观测到也是一个问题。目前我们能够用望远镜观测到的有无线电、红外线、紫外线、X射线和伽玛射线等，观测到它们的前提就是其产生的能量要足够我们观测到。
比如我们之所以能够观测到上亿光年之外的星体，就是因为它发出的光子量巨大，并且还有大量的X射线或伽马射线等。而像手电筒能够发出的光，即便是侥幸来到宇宙中也可以被忽略不计。

宇宙中739个强伽玛射线源——耀变体发出的光
宇宙边缘遥不可及而且我们现在几乎没有办法谈论宇宙的边缘究竟位于何处，因为宇宙一直处于膨胀状态。在早期奇点爆炸时，宇宙膨胀的速度甚至超越光速。我们现在观测到的最遥远的光，已经经过100多亿光年，由此可见大质量星体发射出的光子寿命很长。
但是根据现代宇宙模型，我们可观测的宇宙直径达到930亿光年，这个直径的中心就是地球，手电筒的光要如何经过漫长的时光去触碰宇宙的边缘？

奇点爆炸产生宇宙示意图
且不说这个宇宙还在不停地扩张中，即便是现在，我们也无法保证，那些具有超大能量的光能够在并非完全真空状态下的宇宙中持续传播。那么从地球上射出的一点手电筒的光更是没有办法到达宇宙边缘了。