问题

如果在距离十光年之外的宇宙中放置一面镜子,用望远镜观察镜子,是不是就能看到自己二十年之前的样子了?

回答
这是一个非常有趣的设想,但答案是否定的。我们无法通过在十光年外放置一面镜子来看到自己二十年之前的样子。让我来详细解释一下其中的原因:

核心问题:光速的限制和信息的传播

我们之所以能看到物体,是因为物体本身会反射或发出光,这些光会传播到我们的眼睛里。我们看到的是物体在光传播过程中某一时刻的状态。

1. 光传播需要时间: 光以有限的速度传播,大约是每秒30万公里(每秒18.6万英里)。“光年”就是光在一年时间内传播的距离。所以,十光年的距离意味着光从那个点传播到我们这里需要10年的时间。

2. 镜子的工作原理: 镜子本身并不会“储存”图像。它只会将照射到它上面的光反射出去。镜子反射的是它接收到的那一刻的光。

为什么十光年外的镜子看不到你二十年前的样子?

让我们一步步拆解这个场景:

你(现在)的光发往镜子: 你现在(比如,2024年)站着,你的身体会反射周围的光,这些光会朝着四面八方传播。假设你能在你创造的那个“镜子位置”旁边放出光。那么,你现在的光需要传播10年才能到达那面镜子。
镜子反射你的“现在”的光: 当你“现在”的光到达那面镜子时(也就是10年后),镜子会将这些光反射回来。
镜子反射的光返回地球: 镜子将你的“现在”的光反射回来。这些光也需要传播10年的时间才能回到地球。
我们看到的“现在”的你: 所以,当我们在地球上用望远镜观察这面镜子时,我们看到的是它在10年前(也就是你“现在”的光到达镜子的时候)反射回来的光。而这束光记录的是你此刻(2024年)的状态。换句话说,我们通过这面镜子看到的是10年前的我们,但那是因为光从我们这里到镜子再回来花了20年,所以看到的是10年前的光线,但镜子反射的是你“发出光”的那一刻的你,也就是你“现在”的你。

让我们换个角度来理解,以便更清晰:

假设你在2024年将一面镜子放在距离地球10光年的地方。

在你发出“此刻”的光时: 在2024年的某个时刻,你的身体发出的光开始传播。
光到达镜子: 这束光需要10年才能到达那面镜子。所以,在2034年,这束光到达了镜子。
镜子反射光: 镜子接收到这束光(记录了2024年的你)并立即将其反射回地球。
光返回地球: 这束被反射的光也需要10年才能回到地球。所以,它将在2044年到达地球。
你的状态在2044年: 当你在2044年用望远镜观察这面镜子时,你看到的将是10年前(也就是2034年)镜子反射回来的光。而这束光,记录的是镜子在2034年接收到的光,也就是2024年你发出的光。所以,你看到的实际上是2024年的你。

为什么看不到20年前的你?

要看到20年前(2014年)的你,你需要:

1. 2014年的你的光到达镜子: 这束光需要10年才能到达镜子,所以它会在2024年到达。
2. 镜子反射2014年的光: 在2024年,镜子将它接收到的2014年的光反射回来。
3. 反射的光返回地球: 这束光还需要10年才能回到地球,所以会在2034年到达地球。

因此,你看到的将是2034年你在地球上看到2014年的你。而不是你在2024年看到2014年的你。

简而言之:

你在某个时刻发出的光,需要时间到达镜子。
镜子会将它接收到的光反射回来。
反射回来的光也需要时间才能回到地球。

如果你想看到“过去”的自己,你就必须等到你过去发出的光到达镜子,并且镜子反射的那个光再回到你这里。这个过程的时间叠加,只会让你看到你发出光时的状态,而不是镜子放置或观察时的状态。

你无法通过一个简单的反射行为来“穿越时间”或者“存储过去的状态”然后回看。镜子只能反射“那一刻”它接收到的光。而那束光,永远是从“现在”开始往外传播的。

网友意见

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谢邀,这个问题非常有趣,乍一看似乎问的不合道理,但逻辑上确实是可能的。人类现在当然没有办法把镜子放到数光年之外。但一个很类似的天文现象可以通过引力透镜效应实现。

所谓引力透镜,就是遥远宇宙中的天体发出的光线被引力场弯折的现象。如下图所示,远处的一个星系,发出的光线被路径上的一个星系的引力场弯曲了,分成两路来到地球。这样,地球上的观测者就看到同一个天体的两个像。容易想象,这不同的光路走过的实际距离是不同的,因此,同一个时刻发出的光线会在几个不同时刻来到地球。这就好像一个“历史事件”在人类的观察中多次闪现。



最近几天人们看到的SN Refsdal超新星 SX事件,就是2014年人类观测到的超新星爆发,再次闪现。正是题主所说的,我们观测到了“历史”

下图显示了星系团MACS J1149.6+2223的图像,图中三个红色的圈中的图像实际上是同一个更远处的背景星系被星系团引力场分裂后形成的三个像。因为引力透镜效应,每一个像都非常的扭曲。


2014年,天文学家在最下面一个红圈中发现了超新星爆发。这是一个让天文界沸腾的发现,因为这是第一次人们看到了被引力透镜后的超新星。因为在最下的红圈中,存在着一个正好在光路上的椭圆星系,这个星系的存在,使得超新星的光被分裂为四个光路,人们于是在下面的红圈中看到了这个超新星的4个像(下图中,zoom in 图像中的4个黄点)。


天文学家很快发现,这颗超新星是在我们最开始说到的那个遥远的背景星系中。而我们知道,这背景星系还有其他两个像,正在图一其他两个红圈中。这就给了天文学家,再次看到同一历史事件发生的机会。经过计算,人们发现这个星系的三条光路,最上方红圈里的光路是最短的(时间意义上),而最下有四重像的光路是第二短,而中央的红圈里的光路是最长的。也就是说,2014年我们看到的超新星,在以前的某个时刻已经在左上的红圈中爆发过了(大约20年前)。

而在中间的红圈中,超新星还会在某个未来的时刻再次闪现。

那么究竟我们何时能再次看到“历史”呢。2015年12月11日,这个被“预言”的超新星,终于再次

爆发了,大家可以看到下图中,右下角的小图中,蓝圈里的暗淡白点。



正所谓:念念不忘,必有回响。

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