多少螢火蟲加起來的光亮和太陽相當(dāng)？

張桐

并不需要很多！我的意思是，雖然那的確是個巨大的數(shù)字，后面綴著那么多個“0”，但在這樣一件宏大的事情上，這個數(shù)后面的“0”并不像你想象的那樣多到不可思議。

我們的第一個問題是：螢火蟲發(fā)出的光亮是從哪里來的？

我們可能會認(rèn)為，螢火蟲全身充滿了能在黑暗中發(fā)光的物質(zhì)，但它發(fā)出的光實(shí)際上僅僅來自它身體表面的一層薄薄的表皮。許多昆蟲都有這樣的小塊發(fā)光表層，其中一些發(fā)光表層已經(jīng)得到了細(xì)致的研究，并被計(jì)算出了它們的發(fā)光強(qiáng)度。在一篇發(fā)表于1928年的論文中，研究了一種名為“頭燈蟲”（headlight bugs）的昆蟲。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種小蟲子的發(fā)光面積大概有1平方毫米，發(fā)射出大約0.0006流明的光。螢火蟲的發(fā)光器官的面積與頭燈蟲的差不多大小，而且二者發(fā)光器官的單位亮度峰值也相近，所以我們可以根據(jù)頭燈蟲的發(fā)光數(shù)據(jù)，推測出螢火蟲的“燈”究竟有多亮。

螢火蟲的“燈”并不是一直都亮著的。它們發(fā)出的光其實(shí)是一閃一閃的，在不同種類、不同環(huán)境下，它們的閃爍模式都是不同的。它們的閃爍是攜帶信息的，大家可以對照下圖解讀其中的一小部分。（你也可以用LED 燈干擾螢火蟲的發(fā)光交流，不過這聽起來就很冒犯。）

假設(shè)我們實(shí)驗(yàn)所用的螢火蟲品種的閃爍規(guī)律與頭燈蟲非常相似。那么，這種螢火蟲發(fā)出的0.0006流明的光，與太陽相比效果如何呢？

太陽的亮度是3.8×1028流明，因此經(jīng)過簡單的除法運(yùn)算可知，需要有3×1031只這種螢火蟲才能發(fā)出與太陽亮度相同的光。實(shí)際上這個數(shù)字小得驚人：螢火蟲成蟲大約重20毫克，這就意味著3×1031只螢火蟲的質(zhì)量，只有木星質(zhì)量的1/3，太陽質(zhì)量的1/3000。

換句話說，以單位質(zhì)量的發(fā)光效率而論，螢火蟲要比太陽亮得多。即使螢火蟲發(fā)出的生物光的發(fā)光效率只有太陽混合驅(qū)動發(fā)光效率的幾百萬分之一，但因?yàn)樘栆掷m(xù)發(fā)光10億年以上，太陽也無法像螢火蟲那么亮。

但等一下！一群數(shù)量如此巨大的螢火蟲聚在一起，這可會遇到點(diǎn)兒問題。顯然，怎樣把這一大群生物聚集起來本身就是個問題，但除此之外，一群螢火蟲之間還會彼此遮蔽發(fā)出的光：被圍在中間的螢火蟲發(fā)出的光，會被外圍的螢火蟲擋住，這樣一來，總亮度就會大打折扣。

因此，真正起作用的只有外圍螢火蟲發(fā)出的光。那么，我們假設(shè)這些螢火蟲排列成一個空心球體，并且都將發(fā)光部位朝向外側(cè)?；蛘呶覀兛梢院喕幌聠栴}，把它們想象成一只巨大的螢火蟲。這只螢火蟲得有多大呢？

因?yàn)槲覀冎肋@只合體后的巨型螢火蟲需要發(fā)出普通螢火蟲發(fā)光量3×1031倍的光，那么它身體上的發(fā)光區(qū)域就得是普通螢火蟲發(fā)光面積的3×1031倍。因?yàn)楸砻娣e與長度的平方成正比，這只巨型螢火蟲的體長要比普通螢火蟲長（3×1031）1/2=5×1015倍。這樣一來，它的體積基本上相當(dāng)于整個太陽系。

因?yàn)橘|(zhì)量與長度的立方成正比，巨型螢火蟲的質(zhì)量將是普通螢火蟲的（3×1031）3/2=1.6×1047倍，這大約是整個銀河系質(zhì)量的一半了。

這樣一只巨型螢火蟲會在自身質(zhì)量的作用下迅速坍縮成一個黑洞。事實(shí)上，根據(jù)宇宙中的星系分布，黑洞的大小是有上限的，而這只巨型螢火蟲的大小已經(jīng)超過了這一上限。這就意味著，這只巨型螢火蟲將成為宇宙中最大的黑洞。在它吞噬我們的星系時會發(fā)出大量的光，但最終，它將不再發(fā)出任何光來。

黑洞可以存在很長時間，但最終也會通過霍金輻射而蒸發(fā)。當(dāng)宇宙的黑洞紀(jì)元行將結(jié)束時，黑洞會一個接著一個地蒸發(fā)掉，越小的黑洞蒸發(fā)得越快。因?yàn)槲覀兊奈灮鹣x黑洞是宇宙中最大的黑洞，它將是最后一個蒸發(fā)殆盡的黑洞，這就意味著它將是宇宙趨于熱寂過程中的最后一站。

或許我們該為這一事件做一張如下的辨識圖，以防萬一。