光在宇宙中传播时能量不损失，这是如何实现的呢？

风车星系，其中黄色部分为哈勃望远镜的可见光图像，红色部分为斯皮策太空望远镜的红外线图像，蓝色部分为钱德拉 X 射线天文台的 X 射线图像。（ NASA/ESA/CXC/SSC/STScI ）

光是电磁辐射 ：本质上是电波和磁波耦合在一起，在时空中传播。它没有质量，这一点至关重要，因为物体的质量，无论是尘埃还是宇宙飞船，都会限制其在太空中传播的最高速度。

但由于光没有质量，它能够在真空中达到极限速度，大约每秒 30 万公里，或每年近 9.6 万亿公里。没有任何东西在太空中传播的速度比它更快。

尽管速度快得惊人，但宇宙却无比广阔。太阳距离地球约 1.5 亿公里，其发出的光需要八分钟多一点才能到达地球。

半人马座α星是太阳以外距离我们最近的恒星，它距离我们约 41 万亿公里。所以，当你在夜空中看到它时，是它 4 年前发出的光。

宇宙如此广阔，那么光如何在宇宙中传播而不逐渐失去能量呢？

事实上，部分光确实会损失能量。这种情况发生在光照射到某些物体 （例如星际尘埃）上并发生散射时。

但大部分光线只是不断传播，不会与任何物体发生碰撞。因为宇宙大部分都是虚无，没有任何东西阻挡。

光在不受阻碍的情况下传播时，不会损失能量。它可以永远保持每秒约 30 万公里的速度。

在国际空间站上，你以每小时约 27,000 公里的速度绕地球运行。与地球上的人相比，你的手表一年下来会慢 0.01 秒。

这就是时间膨胀，时间在不同条件下流逝的速度不同。如果你移动速度很快，或者靠近强引力场，你的时间流逝速度就会比移动速度比你慢，或者远离强引力场的人慢。

简而言之，时间是相对的。

光与时间有着密不可分的关系。

想象一下你能达到光速，在这种情况下，你会体验到最大的时间膨胀。地球上的每个人都会以光速来衡量你，但从你的参考系来看，时间将完全停止。

此外，当你以接近光速的速度运动时，你所在位置与目的地之间的距离会缩短。也就是说，空间本身在运动方向上变得更加紧凑。

因此，你的速度越快，你的旅程就越短。换句话说，空间被压缩了。

从光子的角度来看，星系中的一颗恒星发射了它，然后我们相机上的一个像素同时吸收了它。由于空间是压缩的，对光子来说，这段旅程既快又短，只有极短的一瞬间。

但从地球上的我们的角度来看，光子在多年前离开了恒星，穿越了上万光年的太空，最终落在了相机的成像模块上。