一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射。温度越高，辐射出的总能量就越大。当温度较低时，热辐射的主要形式是人肉眼不可见的红外光；
而当温度较高时，热辐射的主要形式则转变为了人类肉眼可见的可见光。
——蔡一夫 中国科学技术大学物理学院天文学系教授
汉字中的“光”，是最为古老的汉字之一。在甲骨文中，其字形为人头顶有火，指火焰为人类带来了光明。
然而，宇宙中的光究竟从哪里来？这一问题至今仍令科学家争论不休。在一项新研究中，研究人员认为，宇宙中的光来自于强引力。
什么是强引力？宇宙中的第一缕光究竟来自哪里？为何自宇宙诞生已有130多亿年，第一缕光还未达到地球？带着这些问题，科技日报记者采访
了相关专家。
光的起源就是物质的起源
要弄清宇宙中的光从哪里来，首先需要了解光的本质。
中国科学技术大学物理学院天文学系教授蔡一夫向记者介绍，早在遥远的古代，人类就开始了对于光的研究。
我国古代的《墨经》中就记录了8条与光有关的知识，包括光的直线传播性和针孔成像等，但尚未明确涉及光的定义。17世纪以来，随着科学研
究的不断拓展，对光本质的认识可以分为波动说和粒子说两种针锋相对的说法。1925年，法国物理学家德布罗意提出所有物质都具有波粒二象性的理
论。随后，德国物理学家普朗克等数位科学家建立了量子物理学说，大大拓展了人类对于光的认识。
“目前一般认为，光具有波粒二象性。光从本质上看既是一种电磁波，也是一种粒子——光子。因此，光同时具有电磁波与粒子的一些特征。”
蔡一夫表示，“在几何光学中，光的传播途径是直线；在波动光学中，光以波的形式传播；而在量子光学中，光的能量存在则是量子化的。”
如今，随着对于光研究的不断深入，人们对于光的认识也在持续深化。
在蔡一夫看来，研究光的起源，从本质上来说就是研究物质的起源。“一般来说，宇宙中只要有物质，就会存在温度。只要存在温度，就会产生
热辐射，进而产生光。”蔡一夫表示。
据介绍，热辐射指的是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。“一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射。温度越高，辐射出的总能量就
越大。”蔡一夫说，“当温度较低时，热辐射的主要形式是人肉眼不可见的红外光；而当温度较高时，热辐射的主要形式则转变为了人类肉眼可见的
可见光。”
真正意义上的第一缕光
根据此次最新研究，宇宙中的光来自于强引力。专家指出，新研究提出了一种引力子转化成光子的可能理论机制和途径。
“按照这个研究的说法，早期宇宙中电磁波在传播时的波速，不再是真空中的光速。当电磁波的波速满足特殊的形式时，弯曲时空中的电磁场方程
就有可能转变成一个参数共振的马蒂厄方程。通过这样的方式，引力波就有可能将能量传递给电磁波，进而使引力子转变为光子。”蔡一夫表示，“但
必须说明的是，这个研究只是提出了一种可能性，其正确性还有待进一步检验。”
据介绍，引力子是物理学中一种传递引力的假想粒子。目前，科学家尚未完全证实其是否存在。“提出引力子可以转化为光子，应该说是一种大胆
的设想。”蔡一夫表示。
那么，宇宙中的第一缕光究竟是如何产生的呢？在此前的研究中，科学家也提出了许多与宇宙中光的起源相关的假说。
“按照相关经典理论，光子的诞生是一个复杂的过程。宇宙在暴胀结束后，由于非常剧烈的时空膨胀，宇宙内仅仅剩下了暴胀子场。通过重加热过
程，暴胀子场衰变成了标准模型中的各种粒子，自然也包括光子。”蔡一夫介绍，“由于那时的宇宙过于炽热，就如同一锅煮沸了的滚汤一般，此时的
光子并不是可以自由传播的光子，而是始终处于与其他粒子丰富的相互作用之中。因此，这时候还不能说宇宙中有了真正意义上的光。”
“直到暴胀结束后约38万年，也就是所谓的‘宇宙微波背景辐射’形成时，由于宇宙已经逐渐冷却了下来，光子才开始在整个宇宙中近乎自由地传
播。宇宙中第一缕真正意义上的光随之诞生。”蔡一夫说。
随着第一缕光的诞生，宇宙仿佛拍了属于自己的第一张“自拍”。正是因为光的存在，人类才可以通过包括肉眼、传统望远镜、射电望远镜等多种
方式观测我们身处的宇宙。如果没有光，人类也就无从认识宇宙，甚至极有可能根本无法产生人类乃至一切地球生命。
宇宙中的第一缕光，如今又在哪里？
“如今，宇宙中的第一缕光已经变得十分微弱了，它已经变成波长非常长、肉眼完全不可见的微波了。”蔡一夫说，“当我们使用老式电视的时候，
电视因为接收不到频道而闪烁的雪花噪声光点之中，就有来自那时的光子。”
不久前上映的科幻电影《宇宙探索编辑部》中，就包含了来自宇宙第一缕光的雪花噪声光点的相关情节。
光速限定的可观测宇宙
可以说，光既让人类可以探索宇宙的奥妙，也限制了人类的“视野”，让我们只能看到宇宙的一部分，这就是可观测宇宙。
相关研究表明，目前可观测宇宙半径约为465亿光年，也就是说，从地球望向宇宙的人类，只能观测到465亿光年以内的宇宙，这与光的传播速度密
切相关。
蔡一夫介绍，可观测宇宙，也被称为哈勃体积，指的是一个以观测者作为中心的球体空间。这个球体空间的体积可以让观测者采取任何可行的方式观
测到该范围内的物体“在可观测宇宙范围内，物体发出的光有足够时间和可能性到达观测者。”蔡一夫解释道，“必须指出的是，可观测宇宙中‘可观测’
这个名词指的并非是现实世界中人类的技术可观测。而是不依赖于现代技术的探测能力，仅仅代表着理论上光线或是其他信号从物体传播到观测者的可能。
事实上，凭借着人类目前的观测技术，我们可以实际观测到的宇宙范围远小于可观测宇宙的范围。”
“可观测宇宙的范围是有限的。这归根结底是因为光速是有限的，同时目前宇宙的年龄也并非是无限的。”蔡一夫指出，因此光只能在有限的时间里，
传播有限的距离，进而造就了范围有限的可观测宇宙。
众所周知，光年是光一年行进的距离。在宇宙诞生以来，假使光一刻不停地跑，也最多只跑过了138亿光年的距离。然而，可观测宇宙的范围却并非
是138亿光年，这是为什么呢？
“在宇宙大爆炸的早期，宇宙很可能经历过暴胀过程，在暴胀时整个宇宙时空以指数爆炸的形式不断增倍膨胀。在极短的时间内宇宙就产生了非常巨
大的体积。”蔡一夫说。
我们可以试想一下，假设宇宙正在膨胀，但光波还朝着地球的方向传播，这就好比一个人在机场的直行电梯上，逆着电梯运行方向走。这个电梯就好
比膨胀的宇宙空间，这个人就好比光波。所以，即使这个人走到了你面前，他所走过路径其实比你看到的要长得多，而他的出发点其实也比你看到的要远
上许多。因此，如果把膨胀效应考虑进去，则可观测宇宙的范围就是465亿光年。
事实上，可观测宇宙的半径并非一成不变的。蔡一夫指出，正因为光速是宇宙中最快的速度，在宇宙大爆炸之后，部分宇宙中的天体因为距离地球太
远，导致了其发出光线到现在为止也未能到达地球。在未来，这些光将有可能到达地球，进而拓展可观测宇宙的范围。（记者 李诏宇）
