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通過這位高中生的辦法，我們能看到2200多年前秦始皇登基嗎？

看似理論上可行，但實際不可能。

01

如何才能看到地球事件的時光倒流？如果一個事件發生的時間為8個小時。當事件結束時，最后一縷光剛剛發出去時，最開始發出的與它垂直的光，已經跑出去8634022790.4公里。

這個距離，接近60個天文單位，也就是60個日地距離（海王星的軌道大約在30個天文單位附近）。

也就是說，光實際的路線大致是這樣的（紅色箭頭）：

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也就是說，你想要看到地球事件的時光倒流，就是要追上這一條光的路線，并且精準捕捉相應的光子，才能形成完整的倒放事件。

如果你想要畫面視角不變，且倒放的速度和正常速度一樣，的確在遠離地球時，垂直地球表面的分速度需要穩定在2倍光速。

非2倍光速也可以，1~2倍之間時，由于捕捉光子的速度變慢了，實際相當于影像的倒流速度變慢了。

而2倍以上的光速收集光子，倒流速度則加快了。

所以，高中生的思想實驗，速度可以達到光速的絕對倍數時，整體上是沒有大問題的。

但這個思想實驗，也并不一定非得需要跟著地球轉。

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02

對于兩邊箭頭與地球交叉的封閉區域所發生的事件來說，無論地球怎么旋轉，我們在中間箭頭所處的整個象限，都是能夠觀察到的。

當然，箭頭方向的觀察是最有利的。

那么根據事件不同時間段散射出來的光，在路經中間箭頭時，進行從近到遠的捕捉，同樣可以理論上觀察到逆流的事件畫面。

只不過，這樣的情況下，看到的事件就是隨著地球旋轉發生的。

另外， 事件逆流的速度，也并沒有那么容易控制。

需要通過三角函數計算分量，來確定速度。

以上方案都需要超光速，所以真實時空是不存在的。

03

如果單純為了捕捉倒流的畫面，換一個思路，就能解決光速不可超越問題。

那就是在光要經過的路線上，安排連續不斷的光子捕捉器。

這樣最先捕捉最遠處的光子，就可能形成正畫面。

而最先捕捉最近處的光子，那自然是倒放的畫面。

由于本質上都是捕捉光子，這種方法其實和追光得到的最終結果，并沒有區別。

04

真正的問題在于，當距離足夠遠時，你根本沒有條件，捕捉到足夠多的光子，形成有用的完整畫面。

人類通過電子設備重建畫面，其實是根據單個光子能量（頻率/波長），以及光子密度所展現出來的細節信息，來實現的。

根據黑體輻射可以看出，無論不同光譜的單個光子能量差距，還是光的能量分布梯度，在可見光范圍都具有最大的變化：

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這也注定了，可見光頻段所記錄的畫面，才能展現出足夠豐富的細節。

為什么我們照CT，無法像普通的拍照一樣充滿細節和分辨程度，本質上在于射線（光子或其它粒子）單一，以及起伏不大的能量分布，都決定了無法像可見光那樣記錄豐富的細節。

而人類大部分事件都是在室內發生的，一面墻壁就能擋住所有的可見光譜，基本上只有能量低的電磁波能夠穿透墻壁。

現代通訊時代，人類能夠通過電磁波傳遞豐富的信息，本質上是通過調制與編碼等手段，讓不同頻段的不同電磁波承載了豐富的信息量，可以包含足夠多的細節。

然而黑體輻射出來的光子，它本身是沒有經過編碼的。

濾過主要的可見光段，剩下的電磁波信息是殘缺的，嚴重缺少細節的。

即便你能完整收集到相關光子，你最終得到的畫面也是這樣的：

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這個畫面，并不是你收集到的光子呈現的畫面，而是宇宙背景輻射所產生的畫面。

你能收集到的原事件光子量，在宇宙背景輻射下，幾乎可以忽略不計。

05

我們在露天條件下，晴朗無云，能夠收集足夠到的畫面嗎？

其實也不行。

要完整記錄事件，我們至少需要能看清一個人的臉吧。

我們在室外活動室，一張足夠明亮的臉，照度可達到1000 lux（勒克斯）

我們假設一個人的頭顱，相當于20cm直徑的一個球，也即半徑0.1m。

前面我們計算出8小時之后，光已經走出了8634022790.4公里。

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散射出去的光，能量密度隨著光球面積的增加而衰減。

那么，對于長達8小時的事件來說，相同光子收集器能收集到的光子量，是事件最開始時的

1/86340227904000^2。

也即，1.34×10^-25 lux。

很多人可能對照度單位lux沒有什么概念，我們對比一下：

晴天室內：100—1000lux

陰天室外：50—500lux
陰天室內：5—50lux
月夜：0.02—0.3lux
黑夜：0.001—0.02lux

對于相同波長的光子來說，光子密度和照度是成正比的。

也就是說，我們1秒鐘在單位面積上能收集到的光子，甚至只有最黑黑夜的100萬億億分之一左右。

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06

這是什么概念呢？

當光子波長為555nm，也即人眼最敏感的可見光波段時：

1lux=1lm/m2=1/683 W/m2=0.001464 W/m2

根據 E=hv ；v=c/λ（真空）

易得，1lux 照度的可見光，大約每平米每秒鐘會有4.1×10^15顆光子通過。

那么，對于1.34×10^-25 lux來說，相當于3×10^10 m^2（3萬平方公里）的范圍內，足足需要5個上海的面積，才能在1秒鐘內收集到1顆光子。

單個或寥寥幾個光子根本就沒有成像的信息量。

即便我們弄個地球直徑這么大的光子接收器，也僅僅只能收集4250.5個光子。

對于遙遠的星空來說，由于固定位置不變，原本恒星的光芒也沒有多少細節變化，所以我們可以通過長時間曝光來增加星星的亮度。

但對于不斷變化的事件來說，我們是無法增加曝光時間來增加亮度或者清晰度的。

當然，在后期處理的時候，我們是可以增加亮度的。

然而由于大量關鍵光子的丟失，我們依舊失去了大量的細節，我們最終看到的面孔，可能會是這樣的：

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所有的光子組合起來，已經不足以展現足夠的信息，毫無可辨識的細節。

因為，哪怕是用所謂的單光子相機，你要做出100×100的像素，也至少需要1萬顆光子。

即便你弄個2個半地球截面積大小的光子接收器，你收集到的光子也是隨機分布的，并不會像你像素繪畫一樣，總是落在你需要的像素點上，關鍵像素信息寥寥無幾，這樣的畫面自然是一團漿糊。

08

我們可以經常在互聯網上，看到關于在多少光年外，看地球過去畫面或者事件的問題。

例如，在2200光年外，我們可以看到秦始皇登基嗎？

從嚴謹的角度來說，答案只有一個：

由于丟失了大量光子所承載的信息，捕捉到的極少量光子淹沒在了宇宙背景輻射中，最終導致我們根本就看不到相關事件的發生。

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當然，如果未來人類能發展成超高等文明，還可以考慮一個方法看天氣晴朗時無遮擋的戶外事件。

就是使用大小超過太陽系的超級天文望遠鏡。