Khi ánh sáng từ một ngôi sao tỏa ra và yếu đi, liệu có hình thành các khoảng trống giữa các photon?
Câu trả lời phụ thuộc vào cách bạn nhìn vào ánh sáng. Tuy nhiên, theo cách tiếp cận chính xác nhất, các khe hở không hình thành giữa các photon khi ánh sáng lan ra. Ánh sáng được tạo thành từ các bit cơ bản nhỏ gọi là photon. Một photon là một đối tượng lượng tử. Như vậy, một photon hoạt động hơi giống hạt và hơi giống sóng, nhưng thực ra là một cái gì đó phức tạp hơn. Hãy tham khảo với Bảo Khang Electric nhé !
Ánh sáng như một tập hợp các hạt nhỏ
Nếu bạn xem ánh sáng như một tập hợp các hạt nhỏ, bạn có thể nói rằng ánh sáng mờ hơn có các photon của nó trải ra nhiều hơn. Tuy nhiên, chúng không trải rộng trong không gian khi du hành. Thay vào đó, chúng được trải rộng theo thời gian và không gian khi chúng được tiếp nhận. Một thiết bị đếm photon đủ nhạy có thể phát hiện sự tiếp nhận ánh sáng của một photon tại một thời điểm.
Chiếu ánh sáng vào một thiết bị như vậy và nó không nhận được ánh sáng dưới dạng dòng ổn định. Thay vào đó, nó nhận ánh sáng dưới dạng một loạt các bó năng lượng rời rạc được phân cách bởi các khoảng trống thời gian. Tương tự, chiếu ánh sáng vào một dãy máy đếm photon đủ nhạy, và nó nhận ánh sáng tại các điểm có khoảng cách không gian giữa chúng. Khi nhìn theo cách này, một chùm ánh sáng luôn có những khoảng trống giữa các photon của nó, cho dù ánh sáng đó rất sáng hay rất mờ. Các chùm ánh sáng rất mờ có khoảng cách lớn hơn về thời gian và không gian giữa các lần tiếp nhận mỗi photon so với các chùm ánh sáng sáng hơn. Ánh sáng từ một ngôi sao rất xa đã trải ra trên một diện tích rất lớn và trở nên rất mờ trong quá trình này. Do đó, khoảng cách giữa việc tiếp nhận photon từ một ngôi sao mờ, rất xa là rất lớn. Một lần nữa, chỉ có thời gian tiếp nhận và địa điểm có khoảng cách. Không có khoảng trống nào trong không gian giữa các photon khi chúng di chuyển.
Ánh sáng như một làn sóng
Nếu bạn xem ánh sáng như một làn sóng, thì sẽ không có khoảng trống trừ khi được đặt ở đó một cách có mục đích. Tất nhiên, nếu bạn bật và tắt đèn pin liên tục, chùm ánh sáng phát ra từ đèn pin của bạn sẽ có những khoảng trống. Tương tự, nếu bạn chiếu một chùm ánh sáng liên tục qua cửa chớp đang đóng mở liên tục, bạn có thể tạo ra các khoảng trống. Nhưng nếu bạn chiếu một chùm ánh sáng liên tục vào không gian trống, thì sóng sẽ bắt đầu không có khoảng trống và do đó không có khoảng trống nào khi nó di chuyển.
Sóng là dao động trường được lan truyền thông suốt trong không gian. Việc lan truyền một làn sóng trên một khu vực rộng lớn hơn chỉ làm cho cường độ sóng yếu đi, nhưng không tạo ra các khoảng trống. Do đó, nếu bạn coi photon là sóng, thì các khoảng trống không gian không bao giờ hình thành trong ánh sáng khi nó truyền qua không gian trống, bất kể nó mờ đến đâu. Ánh sáng từ một ngôi sao ở xa thực sự lan rộng ra và yếu đi khi nó di chuyển, nhưng điều này chỉ làm giảm cường độ sóng chứ không tạo ra các khoảng trống.
Tổng kết câu hỏi
Một cách thô sơ nhưng hữu ích để xem xét photon là chúng hoạt động giống như sóng khi di chuyển và hoạt động giống như hạt khi tương tác với vật chất. Trong bối cảnh ánh sáng của các vì sao, ánh sáng truyền qua không gian trong hàng triệu năm hoạt động như một làn sóng, sau đó hoạt động như một tập hợp các hạt khi va chạm với máy dò photon, kính viễn vọng hoặc mắt. Do đó, mỗi photon sụp đổ từ hầu hết giống như sóng sang gần giống như hạt khi được phát hiện.
Vì các photon chủ yếu hoạt động giống như sóng khi di chuyển, nên không có khoảng cách nào phát triển giữa chúng khi di chuyển. Và vì các photon chủ yếu hoạt động giống như các hạt khi được phát hiện, nên có những khoảng trống về thời gian khi các photon được phát hiện và ở các vị trí mà chúng được phát hiện. Hành động phát hiện ánh sáng khiến nó suy sụp từ dạng sóng sang dạng hạt, và do đó tạo ra các khoảng trống. Một chùm ánh sáng rất mờ từ một ngôi sao xa xôi có cường độ sóng rất yếu, dẫn đến những khoảng trống lớn trong việc tiếp nhận photon.