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假如在距離地球10光年的地方放一面巨大的鏡子,一個人在地球上透過天文望遠鏡能看20個年前的自己嗎?(人類的目光到達鏡子10年的時間,且折返又需要10年),忽略各種因素i
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  • 1 # 非隨機漫步者

    先假設月球上放一面鏡子,光從地球到月球再折返回來是2秒多,時間上類似你對著遠處喊傳回來的回聲。但距離10光年遠,根據鏡面成像,你相當於看20光年外的物體,這得用多大的望遠鏡!如果是恰當的凹面鏡(想想哈哈鏡前變大的效果),望遠鏡可以小一些。不考慮各種因素,你收到了20年前的“回聲”,是的,能觀察到20年前的你。

  • 2 # 宇宙是海洋

    這個問題涉及到光波的傳播問題。我先問一個問題:用天文望遠鏡看月亮,能看到月亮表面上的小砂粒嗎?答案是:根據目前天文學界公佈的所有觀測資料看,是不能夠看到的。為什麼?答案只有一個,就是人類製造天文望遠鏡的放大倍數和精度達不到。可能超出了人類能力的極限。問題來了,人類連距離較近的月亮表面的小物體都不能看到,那距離二十光年的比砂粒還更微小的物體(視角的概念)能看到嗎?顯然是不能的。從光波的特怔來看,光的強度在傳播的過程中會不斷衰減,如果來源是很弱的光,會衰減到消失,既與宇宙的背景光混合,最後什麼都看不到了。

  • 3 # 小火鍋神秀

    雖然這個問題看起來腦洞開啟,並且不具備實行的可能性,但是不得不說,在理論上,這樣的說法是成立的。

    這個說法成立的依據便是光速,光的速度再快也有其極限,而人類捕捉影像的方法恰好就是物體反射的光線,如果十光年之外的鏡子可以接收從地球反射的光線,並把它完整的傳輸回去,那麼在地球上的人類確實能看到過去的景象,當然這得假設鏡子很久之前就存在(大於十年),這樣你開啟望遠鏡之後才能看到二十年前的地球。.

    當然,這樣的論理還可以拓展一下,如果你有一架超光速的飛船以及一架超級望遠鏡,那麼在宇宙空間旅行的時候你完全可以欣賞到整個地球的演化史。

    理論聯絡到實際,就很類似於一個透過引力透視形成的有趣天文現象。

    所謂引力透視,便是光線在經過大質量恆星的時候,由於恆星重力的影響導致傳播的光線出現了‘拐彎’的現象,一拐彎光線的路程就遠了,有的光線到達地球的時候有些同時間產生的光線還在路上。

    舉個例子就是,2014年11月11日,哈勃太空望遠鏡發現同一個超新星,因為引力透鏡的作用而形成4重像,這是這類現象被預測50年後首次被觀測證實。

    四個箭頭所呈現便是同一現象的四種影像。

    而2015年12月11日,哈勃太空望遠鏡在預定天區內發現一顆超新星,這正是預言中的、Refsdal超新星的第6個像。

  • 4 # 量子科學論

    任何有關看到遙遠過去的景象在理論上都是可行的,不管是地球還是其他天體,例如我們現在看到的太陽就是8分鐘前的,你看的越遠,就能看到越古老的過去。當然這反過來看地球也是一樣的。這一切都是基於光速在以有限的速度傳播。

    那我們究竟有無可能看到地球的過去?正如問題所問:如果一個人有一個足夠強大的望遠鏡,並能把它對準10光年之外的鏡子,那麼他就能真正看到20年前的地球?

    月球的鐳射測距其實和這個遠離一樣上圖是阿波羅15號月球鐳射測距反光板陣列的一部分,由D.斯科特拍攝並安置在月球上。

    從光運動的純幾何角度來看,這確實是可行的。太Sunny從地球反射出去的光線可以進入太空,被一面巨大的鏡子反射回來,再反回地球,我們接受光子就可以看到過去。

    實際上,我們已經做過類似的事情,但這個距離尺度比較小!阿波羅任務在月球表面安裝了鏡面反射器。但這並不是我們常見的普通鏡子,而是一種特殊的反射器,能將光線反射回地球,生活中普通的鏡子根本勝任不了這樣的需求。我們透過向月球表面反射器所在的位置發射高能鐳射,就可以計算出鐳射束往返的時間延遲。這項工作主要是用來測量地球和月球之間的距離,其精度高得令人咋舌,這也是為什麼我們現在知道月球每年遠離地球3.8公分的原因之一。

    光線隨著距離的增加會發生衰減

    鐳射從地球到月球的往返旅行大約需要2.5秒左右的時間,往返旅程大約769266公里。這實際上就是我們接收到了地球2.5秒前的光子!雖然地球到月球的距離最近,但是我們已經開始遇到問題了。長距離的奔襲會讓光發生衰弱。這個衰弱的規則也是距離的平方反比定理,就是距離增加一倍,光度衰減兩倍,衰減的原因就是光子密度的降低。地球反射的微弱光線在到達10光年的位置,已經可以說衰減的看不到了,就算在那個位置上有先進的文明看地球,它們也很難捕捉到足夠數量的地球光子,也根本無法成像。

    而高聚能的鐳射可以解決短距離的光衰減問題!而即使是一束鐳射,一開始所有的光子都聚焦在一個非常小的光束上,光子聚集度越高傳播距離也會越遠,但鐳射在傳播過程中也會發生擴散。紅色鐳射比綠色鐳射傳播距離更遠,原因很簡單,因為綠色鐳射的波長較短,而鐳射的擴散是波長的函式。(紫色鐳射傳播距離更短)然而,在超過幾十萬公里的距離上,即使是我們目前能製造的最高波長的鐳射也會擴散開來,當鐳射到達月球時,只能微弱地照亮月球的表面,當然也只有一小部分的光會從反射器反射回地球。把反射器放得越遠,這個問題就越嚴重,因為光線傳播的越遠就越分散。

    當地球把Sunny反射到太空時,一開始光線就特別分散,並不像鐳射那樣緊湊,因此光線會擴散的更加嚴重,擴散度越高,光子密度就越低。地球的反射光非常暗淡,但我們也可以在晚上看到地球的光芒,月球的陰暗部分不是100%黑的原因就是因為地球上的一些反射光照射到了月球表面。當地球反射光傳播10光年的時候,這束光已經變得非常非常彌散,等到達反射鏡再反射回來,又經歷了10光年的旅程,估計屆時任何先進的儀器都無法捕捉到密度這麼低的光子。

    總結:就算我們有幸接受到了反射回的光子,我們也無法識別

    假設我們成功地從10光年遠的反射器中接受到了幾個光子,我們能識別出它們嗎?我們喜歡用鐳射做月球實驗的原因之一是:因為鐳射都是一種顏色非常特殊的光,所以我們可以在這個顏色(波長)上計算返回的光子,那麼其他顏色的光子,我們就可以知道這是一種干擾光。而地球不是一種單一的顏色,而且大氣層非常複雜,所以我們反射的光子比我們發射到月球上的鐳射束要複雜得多。就算接收到了微弱的光子,我們也無法識別。

    所以,雖然這再理論上是可行的,假設有一個反射器,和一個假設的大望遠鏡,但從實際的角度來看,我們連地球都看不到,更不可能看到我們自己。

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