醉汉|本来2秒的事，它要5000年才射出去，太阳光经历了什么？2秒的光量子醉汉走路5000年的光量子小结
北京联盟_本文原题：本来2秒的事 ， 它要5000年才射出去 ， 太阳光经历了什么？
2秒的光量子
我们知道 ， 太阳每时每刻都在发光 ， 是因为在太阳内部深处 ， 每一秒都在发生着核聚变 ， 从而释放出巨大的能量 。 这个能量以辐射的形式向外释放 ， 而携带能量的光量子 ， 就要从太阳内部出发、向表面运动、最后发射出去 ， 于是我们就能看到太阳光 。
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然后我们可以做一个简单的计算：光的速度是300,000公里每秒 ， 而太阳的半径大约为700,000公里 。 如果光是走直线的话 ， 就只需要2秒多钟就能够从中心到达表面 。 事实是这样吗？答案是否定的 ， 事实上 ， 光在太阳内就像一个醉汉一样在走路 ， 而不是直线 。
醉汉走路 【醉汉|本来2秒的事，它要5000年才射出去，太阳光经历了什么？2秒的光量子醉汉走路5000年的光量子小结】相信大家都看到过醉酒的人走路的样子 ， 歪歪斜斜没有章法 。 如果在广场上看到一个酩酊大醉的人 ， 他往这个方向走一点 ， 又突然往另一个方向走一点 ， 我们也许都担心过：这个醉鬼不会就在原来位置打转吧？
通过统计计算 ， 我们就会知道答案是否定的 。 我们可以把问题具体为：如果圆形广场半径为100米 ， 这个醉汉多久能够走出广场？
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感兴趣的人可以做一下详细计算 ， 这里我们给出一个结果 。 我们假定 ， 这个醉汉平均每走一步在南北（X）方向的投影分别为X1、X2、X2...XN；在东西（Y）方向的投影长度分别为Y1、Y2、Y2...YN；这里的每一项都有正有负 ， 代表着在两个方向都可能前进或者后退 。
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根据三角形勾股定理 ， 就可以算出这个醉汉最终走的路程 。 我们会惊讶地发现 ， 如果醉汉走的步数是N ， 在两个方向上每一步的平均投影是X和Y ， 则计算的结果约等于N的平方根乘以X和Y的平方和的平方根 ， 也就是N的平方根乘以平均步长 ， 步子越多 ， 结果越精确 。
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也就是说 ， 如果醉汉走10000步 ， 每一步走1米 ， 那么结果就可能离开起点100米（10000的平方根乘以1） ， 这样就离开了广场！如果平均每2秒走一步 ， 那么走完10000步他得花近6个小时！
5000年的光量子 前面说到 ， 光量子在太阳内部就像一个醉汉走路一样 ， 为什么这样说呢？我们知道太阳是一颗气态恒星 ， 内部分布有无数的电子和离子 ， 就像无数的弹球 。 光量子在太阳内穿梭时 ， 不可避免会碰到各个“弹球” ， 然后被随机向各个方向散射 ， 恰好就像一个醉汉一样“乱拐弯” 。
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我们再来做一下简单计算 。 科学家根据太阳内粒子的密度 ， 估算出光量子的平均自由程是1厘米 ， 即平均每走1厘米就被散射拐弯一次 。 太阳半径已知为70,000,000,000厘米 ， 按照刚才的计算 ， 光量子这个“醉汉”就得拐弯500...(后面21个0)次 ， 才能从中心到表面 。 再根据光的速度得知拐一次的时间 ， 两者乘起来就得到总的时间 ， 大概需要5000年 。
不同波段的太阳 。 来源：NASA
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小结 5000年是什么概念呢？也就是我们中国距黄帝时期起 ， 整个中华文明的时间长度 。 所以太阳内一粒光子本来2秒就能到达表面 ， 却因为被太阳的粒子碰撞、散射 ， 要花上5000年 ， 不免令人唏嘘 。 注意 ， 这里的计算是根据统计原则 ， 只有在醉汉走大量步子、光量子拐弯很多次的时候才有意义 。
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