用世界上最好的鏡子做牆壁，把燈關掉，屋子還會一下變黑嗎？能不能多亮一會兒？星星發出的光為什麼能傳播好幾年才被我們看到，而不會立刻消失呢？手電筒的光真可以照到無窮遠的地方嗎？咱們家裡關燈以後，屋裡的光是怎麼消失的呢？我們一起把問題拆解一下，看怎樣更清楚地解釋這些問題。我是東城觀星，今天開始陸續給大家講點有趣的科學知識。
一、用鏡子做牆壁，屋子能不能多亮一會兒呢？
1.用鏡子做牆壁，關燈也會變黑？
用鏡子做牆壁，關掉燈，屋子會黑嗎？這個問題早就有人問過，也有人做了一個實驗。發現鏡子做牆壁的屋子依然會在關燈的瞬間黑下來。
因為鏡子也是吸光的，光線會越來越弱
，就像拍皮球一樣，如果一直拍，就會一直彈回來，但如果不拍了，它就會越彈越低，直到停止。而且光速很快，光被吸收的也快，所以關燈後，
屋子變黑的速度會非常快，快到我們感覺不到其實屋子是亮了一會兒並慢慢暗下來的。
2.為什麼鏡子屋也會變黑呢？
現在我們知道，地球上所有物質都是吸光的，只不過有的物質吸光率高，有的物質吸光率低而已。聽說美國研發出了反光率達到99。9%的材料，如果用這樣的材料製作成鏡子，每次反射只吸收大概0。1%的光線，那可就相當厲害了。可惜目前市面上沒有見到這麼強的鏡子。
如果用這種高反光率的鏡子做牆壁，能不能讓屋子關掉燈以後黑的慢一些呢？
答案毫無疑問是能，但如果用人眼來觀看的話，實際效果卻並不理想。因為光速太快了，一秒鐘就可以走3億米。一個長寬高都是10米的屋子，光線在一秒鐘可以反射至少三千萬次。人類肉眼可以感知的最短時間是0。05秒，也就是50毫秒，這段時間內光線可以在上述屋子反射至少150萬次。光能不能在被吸收150萬次以後還能點亮屋子呢？
據網路資料，人眼能承受的最高亮度是一百萬nit，標準的暗室亮度在0。1nit以下，兩者相差一千萬倍。上述鏡子每反射一次就會有0。1%的光線被吸收掉，經過一萬六千次反射，亮度還剩下以前的千萬分之一，這時只用了0。5毫秒（1000毫秒等於1秒），
肉眼是識別不出來這麼短的時間的，感覺還是一瞬間就變黑了
。如果換成普通的鍍銀鏡子，同樣的光，同樣大小的屋子，只能反射150次左右，5微秒（100萬微秒等於一秒）都不到就看不到了，相差至少一百倍。0。5毫米和5微秒的差異用儀器檢測還是很明顯的，所以
用鏡子做牆壁，關燈後確實能多亮一會兒
。特別說一句，用市面上能買到的最黑的材料做牆壁的話，同樣的光線只需要兩次吸收，就達到完全看不到的效果了，這幾乎就是關燈的同時就變黑了。
3.那到底怎樣讓關了燈的屋子多亮一會兒呢？
、
我們可以設計一個理想化的模型。如果我們
用最好的鏡子造一個足夠長的屋子，長度達到3億米
。這樣長的屋子，地球是放不下的，如果用地球在這麼長的棍子上串糖葫蘆的話，能串下23個地球。在這個細長的屋子裡發射一道人眼能承受的最強的鐳射，中間直線傳播，光線每2秒走一個來回。正常來說，如果鐳射開兩秒以上的時間，
是不會一關掉就變黑的
。
我們在屋子的一端鑽一個小孔，就可以一直看到有亮光。不考慮小孔對光線的損失，亮光大概能持續存在三萬秒，也就是八個多小時，剛好是一天上班的時間。當然，這個光還是會越來越暗的。為什麼要持續開啟兩秒呢？主要是為了在關掉光源的時候最早發出的鐳射已經反射回來了，這樣就可以有持續的亮光了。如果換成普通鏡子的話，這個光能持續300秒，大概5分鐘。
只要屋子夠大，真的可以做到關燈屋不黑的效果，只會慢慢變黑。
當然，上述的計算並沒有考慮空氣對光線的吸收作用，所以最好是真空的屋子。這裡的計算是粗略的，也是理想化的，不確定因素還有很多，實際效果會有出入。同樣的思路，大家可以計算一下至少要把屋子做成多大的，才能明顯感覺到屋子不是瞬間變黑的呢？
二、我們可以看到幾光年外的光，手電筒的光能照到無窮遠嗎？
再給大家說說手電筒光能跑多遠的事情。透過屋裡關燈的例子，我們大概瞭解了，之所以關燈屋子會變黑
不是光線自己消失了，而是被屋子吸收了
。那麼不在屋子裡的手電筒向著天空照射，它的光能飛到無窮遠的地方嗎？
其實手電筒的光，最大的障礙就是大氣層，大氣層如果把手電筒所有光都吸收掉的話，那光線就沒有機會離開地球了。我們換一個角度來理解這個問題。我們現在能看到從太空給地球拍攝的照片，尤其是可以看到很多城市夜晚的燈光。既然城市燈光可以穿透大氣層，那理論上手電筒也可以把光線照到大氣層以外。雖然人眼或普通照相機不一定能看到，但
光只要離開大氣層就可以沒有阻礙地往下跑了
。
至於離開地球大氣層的光能不能一直走下去，從理論上來說是可能的，但就怕路上遇見障礙物把它全部都吸收掉。如果太陽系外圍或銀河系裡有很強的屏障，或者傳播的路上遇到一個足夠大的星球能擋住它，都會造成它無法繼續傳播了。但我們依然可以換一個角度來理解這個問題。美國的哈勃望遠鏡，看到了130億光年以外的星系，也就是說130億光年以外的光來到了地球。根據光路可逆原理，
地球上發射的光，理論上也可以到達130億光年的距離，甚至更遠
。
只不過一個上千億顆恆星的星系發射的光，經過130億光年的距離來到地球，人的眼睛還是無法看到的，必須用在大氣層以外的哈勃望遠鏡才能看到。換句話說，這個
星系發出的絕大多數光線在路上都發散或者被遮擋了
。因此，我們的手電筒光，要想在130億光年以外被看到，實在不容易。就算被看到，那也很可能只是一兩個幸運的小光子，這個幸運的小光子，按人類現有的技術，雖然也能檢測到，但絕對無法識別出是130億光年以外某個手電筒發射出來的光。
當然這個幸運的小光子如果被檢測到了，它的生命也就結束了。要想永遠飛行下去的話，最好不被檢測到，也不會碰見任何障礙物。
三、燈一關，屋就黑了，那光去了哪裡？
再介紹一個話題，燈一關，屋子就黑了，說明光線被吸收了，那被吸收的光線變成了什麼呢？屋裡真的完全沒有光了嗎？
先說一個大家都能感覺到的事實。
不管是不是反光的東西，放到太陽光下暴曬一段時間以後都會變熱
，有些金屬甚至會被曬得燙手。這是一個基本的常識，其原理就是把
太陽光能變成了熱能
。玻璃本來是透光的，但是隻要玻璃足夠厚，就可以把本來應該透過的光全部吸收掉。其他物體也是一樣，除了反射和透射以外，總會有一部分光被吸收掉。
暴曬後物體都會變熱
被吸收掉的光子，造成了物體內部分子或原子的
電子躍遷
，使某些電子跑到了高能軌道上，這樣的電子不穩定，還會回到原來的軌道上，從而再釋放出能量來。但釋放能量的方式卻有兩種。一種方式是
直接回到原來的軌道，再把剛才吸收的光子釋放出去
。還有一種方式是帶有這種激發態電子的原子，跟其他原子發生碰撞，
透過碰撞把能量傳遞給其他原子
。其他原子因為碰撞獲得了能量，運動速度加快了，然後再透過繼續碰撞在整個物體內部傳遞，從而帶來物體溫度的升高。因為物體的溫度是跟內部分子運動快慢相關的，分子運動越快物體溫度就越高。這樣
光能就變成了熱能，這種方式專業上也叫無輻射馳豫
。
需要說一句，物體內部分子或原子可以吸收光子，並把吸收的能量變成分子動能，也就是熱能。當然也可以把分子動能變成光子。理論上，
所有的物體都會發光
。溫度越高，物體輻射的光波長越短，能量越高。只要溫度夠高，就可以輻射可見光、紫外光甚至極紫外光。比如把鐵燒到足夠熱以後就會發出紅光來。
但是在常溫下，絕大多數物體只能發射紅外光
。人體也會發射紅外光，這些紅外光可以帶走人體的熱量，市面上所謂的遠紅外服裝，就是要把人體的遠紅外光給反射回來，或者透過吸收其他光以後再向人體輻射遠紅外光，讓人感到溫暖。
既然常溫下，物體只能輻射紅外光，而紅外光是肉眼無法看到的，所以我們看到的屋子已經變黑了。但是如果用紅外光檢測器檢測，或者帶上夜光眼鏡，也是可以看到一些紅外光的。因此，熄燈後，屋子裡的光並非完全消失了，而是被鏡子和空氣吸收了，他們吸光以後溫度會升高，光能變成熱能，從而維持能量守恆。同時，熱能也會變成光能，它們
還會輻射紅外光
，黑屋子裡並不是完全沒有光的。所以，
燈一關屋子就黑了，只是可見光看不到了，而不是屋子裡沒有光了
。
就說這麼多吧。正在嘗試做點趣味科普影片，本來應該做短一些，更通俗一些。但如果拆成三個又有點吊大家胃口的意思，所以還是做成長篇講述了，大家見諒。如果大家覺得有趣，那就繼續關注東城觀星吧，後面會穿插製作一些趣味科學知識。
