看不见的微光

万物皆在发光——这是对于宇宙的基本认知，却鲜为人知。从植物到人类，又从人类到行星，无论何时何地，一切事物都在隐隐闪烁着。科学家把这种不可见的微光叫作“热辐射”。热辐射的根源为组成宇宙万物的原子。比如我面前的桌上有一杯茶（虽然现在茶凉了），这杯茶就由数万亿原子组成，它们相互碰撞推搡。而20分钟前这杯茶刚沏好的时候，这些原子相互碰撞得更为激烈。这是温度在深层物理上的表现——粒子所承载的能量。除了产生热之外，活跃的原子还会产生辐射。更重要的是，它们产生的辐射的波段取决于温度。能量越高的原子产生的光子的能量也就越高，这点很好理解。所以温度较高的物体释放的光波长更短，温度较低的物体释放的光波长更长。我可以用红外摄像装置观察到茶杯逐步冷却的过程，随时间推移，光波也越变越长。

这无处不在却又看不见的微光就是研究红外宇宙的关键。当我们用肉眼仰望夜空，所见者为可见光揭示的漫天繁星，它们填满了苍穹。但是，红外线下看不见的宇宙更为多姿多彩，也更为陌生奇异。

物体在室温下产生的大部分辐射都位于中红外波段，在10微米左右。如果把水煮到沸点100摄氏度，所产生的光波长会缩短7—8微米。越加热一个物体，它产生的光波长也会越短，加热到几百度的时候，释放的波长会降到大约0.7微米，此时我们就能用肉眼看到物体发出的光了。因此，我们也常说金属被“烧红”。我们的常识是金属烧到这种温度才会发光，但其实它平常也发光，只不过都不可见罢了。高温下泛出红光，只不过因为光的波长已短到我们肉眼能刚好看到。这就是为什么我们能看到阳光。太阳表面的温度约为6000摄氏度，若进行测算达到这个温度的物体发出的光波为500纳米，正好落在可见光谱的正中央。当然这不是巧合，我们的眼睛构造通过长期的演化，目的就是要充分利用附近的恒星（太阳）散发的辐射。耐人寻味的是，如果我们的地球围绕着一个温度更高或者更低的恒星运转，那么可见光的波长肯定会与现在大不一样。

有了上述结论，我们可以粗略按温度把近红外、中红外和远红外进行分类。温度较高的物体发出近红外光，不过温度也不需要高得像太阳那样离谱，大概几百或上千摄氏度就够了，虽然就地球的标准而言已经很高了。温度接近室温的物体发出中红外光。而宇宙中比较冷的地方会散发远红外光。这样想或许会有些奇怪，但宇宙中零下几百摄氏度的物体也会发光，原理和烧得发红的铁棒如出一辙。万物皆会发光，不论物体多么少见，是否久居恒星之间的黑暗寒冷的空间中，都会闪烁着看不见的光。

好了，相关背景知识也介绍得差不多了，接下来我们会讨论天文学的领域。这些看不见的红外光会呈现怎样的宇宙？我们用红外观测装置又能看到什么？ HmIgQGYgtMcHzxrolI12/+v2hxpXmyhcsSdf3XNtNJwmLiYbdJfYswItpt3O3Y9x