光子永不死亡，就会越积越多，但太空为何依然黑暗？

光子是电磁波的媒介，从基本的物理原理来看，光子是电磁辐射的量子，是传递电磁相互作用的基本粒子。电磁波谱包含着长可大于上万千米波长的无线电波，短至小于0.01纳米波长的伽马射线，其中可见光波长约在380纳米到760纳米之间。这些电磁波不管波长长短能量大小，都是通过光子来传播的。因此都可以称为“光”，只不过可分为可见光和不可见光。

与许多有质量、会发生衰变从而具有有限寿命的粒子不同，光子的静止质量为零。根据爱因斯坦的相对论能量公式E = mc^2（对于光子，m = 0，但E = h\nu，其中h是普朗克常量，\nu是频率），光子以恒定的光速运动，其能量由频率决定。由于没有内部结构可供衰变，且不存在导致其消失的自发过程，所以只要不与其他物质相互作用并被吸收，光子就会一直存在。

因此，在物理学的奇妙世界里，光子是极为特殊的存在，它们没有传统意义上的寿命。

光子在真空中的运动速度为每秒约30万千米，这就是所谓光速，也是电磁波的传播速度。爱因斯坦的狭义相对论论证了时间是相对的，具有尺缩钟慢效应，也就是说运动速度越快，尺度就越短，时间就过得越慢；直到光速，空间尺度成为零，时间停止。

从这个意义上来说，宇宙对光子来说是没有距离的，即便930亿光年尺度的可观测宇宙，乃至比这更大的不可观测宇宙，对光子来说尺度都为零，都能瞬间到达宇宙每个角落。这似乎是一个悖论，因为930亿光年尺度的宇宙，光也要走930亿年，怎么会尺度为零呢？

这就涉及到相对论的钟慢效应了。狭义相对论认为，在运动速度中，时间会发生膨胀，速度较慢时这种膨胀效应很小，可以忽略不计，但速度越高，膨胀得就越大，越接近光速膨胀得就越明显，达到光速时间停止。这样，对于以光速运动的光子来说，就不存在时间概念了。

没有了时间，从光子的感觉来说（如果光子有感觉的话），再大的宇宙也就没有了尺度，任何角落都可以瞬时到达。但作为低速状态下的观测者~人类来说，光速在宇宙空间中传递还是有限的，需要时间传播的，一光年就是光走一年的距离，可观测宇宙有的直径有930亿光年，光要穿越这个尺度也需要930亿年。

世界万物，包括组成万物的所有元素，都是有寿命的，有的寿命长，有的寿命短。如半衰期最长的元素是铋209，其半衰期为（1.9 +/- 0.2 ) x 10^19年，也就是约10亿亿年；半衰期最短的元素是砹213，其半衰期仅为0.000000125秒。迄今为止，人类发现寿命最短的物质是Z玻色子，产生后大概经历10^-25秒数量级的时间就会衰变。

但光子的运动速度为光速，没有了时间概念，也就没有了寿命概念，就是永生。这样，理论上光子一经诞生就不会死，直到天荒地老宇宙毁灭。既然如此，从宇宙大爆炸以来，光子就不断地产生着，恒星核聚变、超新星爆发、天体碰撞都源源不断的产生着光子，那么光子岂不越来越密集，如今应该充塞着整个宇宙，宇宙岂不越来越亮？

那为什么如今的宇宙除了恒星星系之光，更广阔的空间却被黑暗吞噬呢？

这是因为从大爆炸开始那一刻，宇宙就一直在膨胀，根据哈勃定律，星系远离我们的速度与观测者距离成正比，也就是说距离我们越远的星系退行速度就越快，足够远的距离，其退行的速度就超越光速，这些星系的光就永远也无法到达地球，也就无法被人类观测到。这样，我们观测到的只有有限的恒星之光，整个宇宙空间就不可能被全部照亮。

从另一个角度说，由于宇宙不断膨胀，光在传播中会发生红移现象，也就是光波越拉越长，能量越来越降低，就越来越难以被观测到。从这种意义上来说，太遥远星系传过来的光就“消失”了，由此导致宇宙空间看起来就是漆黑的。

此外，光子虽然不会自然衰变和消失，但光会与物质发生相互作用而转化。比如两个光子在极高能量下碰撞，可以形成正负电子对，这样光子就转化成为其他物质了；再者，宇宙空间并完全真空，存在着大量星际介质，如氢气氦气等组成的星际尘埃，还有恒星和行星，光在传播中遇到这些物质就会被吸收和反射、散射、折射，能量就会被转化和消耗掉，辐射的方向也会发生偏转。

因此，光子虽然寿命无限，但并非每一个光子都能够以本来面目永远存在下去，其能量也会由于传播距离而逐渐损耗变得暗淡无光。但正是由于光子无时间概念这个性质，给人类观测宇宙提供先天自然条件，让人类通过各种观测设备仪器，能够看到来自百亿光年距离的天体，洞悉宇宙的奥秘。

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