光在宇宙中傳播時能量不損失，這是如何實現的呢？

風車星系，其中黃色部分爲哈勃望遠鏡的可見光圖像，紅色部分爲斯皮策太空望遠鏡的紅外線圖像，藍色部分爲錢德拉 X 射線天文臺的 X 射線圖像。（ NASA/ESA/CXC/SSC/STScI ）

光是電磁輻射 ：本質上是電波和磁波耦合在一起，在時空中傳播。它沒有質量，這一點至關重要，因爲物體的質量，無論是塵埃還是宇宙飛船，都會限制其在太空中傳播的最高速度。

但由於光沒有質量，它能夠在真空中達到極限速度，大約每秒 30 萬公里，或每年近 9.6 萬億公里。沒有任何東西在太空中傳播的速度比它更快。

儘管速度快得驚人，但宇宙卻無比廣闊。太陽距離地球約 1.5 億公里，其發出的光需要八分鐘多一點才能到達地球。

半人馬座α星是太陽以外距離我們最近的恆星，它距離我們約 41 萬億公里。所以，當你在夜空中看到它時，是它 4 年前發出的光。

宇宙如此廣闊，那麼光如何在宇宙中傳播而不逐漸失去能量呢？

事實上，部分光確實會損失能量。這種情況發生在光照射到某些物體 （例如星際塵埃）上併發生散射時。

但大部分光線只是不斷傳播，不會與任何物體發生碰撞。因爲宇宙大部分都是虛無，沒有任何東西阻擋。

光在不受阻礙的情況下傳播時，不會損失能量。它可以永遠保持每秒約 30 萬公里的速度。

在國際空間站上，你以每小時約 27,000 公里的速度繞地球運行。與地球上的人相比，你的手錶一年下來會慢 0.01 秒。

這就是時間膨脹，時間在不同條件下流逝的速度不同。如果你移動速度很快，或者靠近強引力場，你的時間流逝速度就會比移動速度比你慢，或者遠離強引力場的人慢。

簡而言之，時間是相對的。

光與時間有着密不可分的關係。

想象一下你能達到光速，在這種情況下，你會體驗到最大的時間膨脹。地球上的每個人都會以光速來衡量你，但從你的參考系來看，時間將完全停止。

此外，當你以接近光速的速度運動時，你所在位置與目的地之間的距離會縮短。也就是說，空間本身在運動方向上變得更加緊湊。

因此，你的速度越快，你的旅程就越短。換句話說，空間被壓縮了。

從光子的角度來看，星系中的一顆恆星發射了它，然後我們相機上的一個像素同時吸收了它。由於空間是壓縮的，對光子來說，這段旅程既快又短，只有極短的一瞬間。

但從地球上的我們的角度來看，光子在多年前離開了恆星，穿越了上萬光年的太空，最終落在了相機的成像模塊上。