光子自由程与宇宙环境的推测

【引言】在太阳中，日光由其核心反应区经过辐射层、对流层、光球层、色球层后传送到太阳表面需要很长的时间，原因是光子在从它内部向表面传输的过程中，会与太阳中的电子等其他粒子发生碰撞，并且发生散射。这导致了光子要经历很久的时间才能够从太阳内部“逃离而出”。这样，我们就要应用到自由程这样一个概念。自由程是反应光子运动中受干扰程度的物理量，其含义是：光子在相邻两次与物质微粒发生散射之间不受干扰做直线运动所通过的距离。根据自由程，我们可以计算出光子通过一段距离的准确用时（详细见附录）[2]。在宇宙中，光子的传播同样会受到电子等物质微粒影响，发生散射。在费里德曼宇宙模型之中，我们假设宇宙中的能量（物质）是守恒的，于是我们可以将光子“逃离”太阳的情况类比到宇宙中，并且推导出光子运动受干扰程度关于宇宙标度因子（宇宙年龄）的函数关系，对宇宙的过去与未来做更好的推测与预言。