1
00:00:06,794 --> 00:00:10,400
你可能知道光只要短短八分鐘

2
00:00:10,400 --> 00:00:13,123
就能從太陽表面抵達我們這裡

3
00:00:13,123 --> 00:00:16,846
那你認為光從太陽的核心到表面

4
00:00:16,846 --> 00:00:18,453
需要多少時間呢？

5
00:00:18,453 --> 00:00:21,539
幾秒鐘或是最多一分鐘？

6
00:00:21,539 --> 00:00:25,977
嗯，很奇怪地
答案是好幾萬年

7
00:00:25,977 --> 00:00:27,323
以下解釋為什麼

8
00:00:27,323 --> 00:00:32,139
光子在太陽很深的核中
透過核反應產生

9
00:00:32,139 --> 00:00:37,564
光子從核心噴出來後
與物質相互作用而失去能量

10
00:00:37,564 --> 00:00:40,962
變成波長較長的光波

11
00:00:40,962 --> 00:00:43,637
它們在核心中
以伽瑪射線的形式出發

12
00:00:43,637 --> 00:00:49,961
但最終在表面變成
X 射線、紫外線或可見光

13
00:00:49,961 --> 00:00:54,356
但是，光的旅程不簡單也不直接

14
00:00:54,356 --> 00:01:01,712
每個光子製造出來後
就會以每秒 30 萬公里的速度旅行

15
00:01:01,712 --> 00:01:06,621
直到它碰撞到質子並轉向

16
00:01:06,621 --> 00:01:11,543
像子彈一樣被每一個
它撞到的帶電粒子反彈

17
00:01:11,543 --> 00:01:15,387
而光子從太陽中心
經過每個碰撞之後

18
00:01:15,387 --> 00:01:17,251
行經的距離有多長的問題

19
00:01:17,251 --> 00:01:20,332
被稱為隨機漫步問題

20
00:01:20,332 --> 00:01:22,586
答案可由以下算式解出

21
00:01:22,586 --> 00:01:28,146
距離等於一步長
乘以步數的平方根

22
00:01:28,146 --> 00:01:31,198
所以如果你從你家大門
開始隨機漫步

23
00:01:31,198 --> 00:01:33,753
以每秒一步且步幅一公尺

24
00:01:33,753 --> 00:01:37,835
則你花費一百萬步和十一天的時間

25
00:01:37,835 --> 00:01:40,505
只能走一公里遠

26
00:01:40,505 --> 00:01:45,357
而光子從太陽中心誕生
直到抵達我們這裡

27
00:01:45,357 --> 00:01:47,313
需要多久呢？

28
00:01:47,313 --> 00:01:49,055
我們知道太陽的質量

29
00:01:49,055 --> 00:01:53,094
可以用這個計算有多少質子在裡面

30
00:01:53,094 --> 00:01:57,978
我們暫時假設太陽
所有的質子都均勻攤開

31
00:01:57,978 --> 00:02:04,854
使得它們之間的平均距離約為
10 的負 10 次方公尺

32
00:02:04,854 --> 00:02:11,149
從核心到太陽表面
隨機漫步 69 萬公里

33
00:02:11,149 --> 00:02:17,730
將需要 3.9 乘 10 的 37 次方步

34
00:02:17,730 --> 00:02:22,389
需要四千億年的總時間

35
00:02:22,389 --> 00:02:24,662
嗯，這樣不對

36
00:02:24,662 --> 00:02:28,714
太陽只有 46 億歲
那什麼出錯了？

37
00:02:28,714 --> 00:02:30,255
有兩件事

38
00:02:30,255 --> 00:02:33,047
實際上太陽的密度並不均勻

39
00:02:33,047 --> 00:02:38,435
光子每次碰撞會錯過一些質子

40
00:02:38,435 --> 00:02:41,079
實際上，一個光子的能量

41
00:02:41,079 --> 00:02:43,711
會隨著它旅行的過程而改變

42
00:02:43,711 --> 00:02:47,204
因而決定它如何與質子相互作用

43
00:02:47,204 --> 00:02:48,790
至於密度的問題

44
00:02:48,790 --> 00:02:51,707
我們的模型顯示太陽有一個熱核

45
00:02:51,707 --> 00:02:54,063
是核融合反應發生的地方

46
00:02:54,063 --> 00:02:56,553
它的周圍是輻射區

47
00:02:56,553 --> 00:03:01,419
其次是對流區
就這樣一直延伸到表面

48
00:03:01,419 --> 00:03:04,996
核心的密度比鉛還要大得多

49
00:03:04,996 --> 00:03:08,341
而靠近表面的熱電漿密度
則小了一百萬倍

50
00:03:08,341 --> 00:03:12,382
兩者之間則是連續密度

51
00:03:12,382 --> 00:03:15,570
這裡是光子與能量的關係

52
00:03:15,570 --> 00:03:18,738
相對於一個攜帶少量能量的光子

53
00:03:18,738 --> 00:03:21,352
質子其實非常大

54
00:03:21,352 --> 00:03:24,884
它更容易使光子被彈飛

55
00:03:24,884 --> 00:03:28,663
而對於高能光子，情況正好相反

56
00:03:28,663 --> 00:03:30,695
質子相對來說非常微小

57
00:03:30,695 --> 00:03:33,522
與光子在太陽表面
被輻射出去時的能量相較

58
00:03:33,522 --> 00:03:37,001
光子出發時的能量非常高

59
00:03:37,001 --> 00:03:42,099
現在我們使用電腦
和一個複雜的太陽內部模型

60
00:03:42,099 --> 00:03:46,464
用變數計算隨機漫步方程

61
00:03:46,464 --> 00:03:52,436
它算出來的是以下數字：17 萬年

62
00:03:52,436 --> 00:03:56,732
未來有關太陽的發現
可以進一步細化這個數字

63
00:03:56,732 --> 00:03:59,565
但是現在，盡我們的理解

64
00:03:59,565 --> 00:04:01,913
今天進入我們眼睛的光

65
00:04:01,913 --> 00:04:07,562
花了 17 萬年
以彈珠台遊戲的方式到太陽表面

66
00:04:07,562 --> 00:04:10,613
加上在宇宙穿梭的微小 8 分鐘

67
00:04:10,613 --> 00:04:15,728
換句話說，光子在兩個
冰河時期前就開始了它的旅程

68
00:04:15,728 --> 00:04:20,434
同一時間人類才剛開始穿衣服