Die Antwort ist einfach: Ja, Sterne produzieren wirklich so viele Photonen. Diese Berechnung ist eine solide (wenn auch sehr grobe) Annäherung, dass ein Stern von der Größe der Sonne etwa $ 10 ^ {45} $ span> sichtbar emittieren könnte Photonen pro Sekunde (1 gefolgt von 45 Nullen, eine Milliarde Milliarden Milliarden Milliarden Milliarden Photonen).

Sie können die Berechnung durchführen: Wenn Sie 10 Lichtjahre von diesem Stern entfernt sind, werden Sie trotzdem bombardiert um 1 Million Photonen pro Quadratzentimeter pro Sekunde.

$$ \ frac {10 ^ {45} \ \ text {Photonen} / \ mathrm s} { 4 \ pi (10 \ \ text {lightyears}) ^ 2} \ ca. 10 ^ 6 \ \ text {photons} / (\ mathrm {cm ^ 2 \ s)} $$ span>

Obwohl ich allen drei oben genannten Antworten zustimme, möchte ich das Problem aus einer etwas anderen Perspektive betrachten.

Es ist verlockend, sich das Licht des Sterns als eine Flut von Photonen vorzustellen, die sich wie wenig verhalten Kugeln. Dies ist jedoch zu stark vereinfacht, da ein Photon ein lokalisiertes Objekt ist, d. H. Wir beobachten ein Photon, wenn etwas mit dem Licht interagiert und es lokalisiert.

Das Licht des Sterns ist kein Photonenhagel, sondern der Stern überträgt Energie auf das Photonenquantenfeld und diese Energie breitet sich radial und gleichmäßig aus. Wenn Sie das Licht als Photonen beschreiben würden, müssten Sie sagen, dass die Photonen vollständig delokalisiert waren, dh sie sind über die gesamte sphärische Wellenfront verteilt und Sie konnten nicht sagen, in welche Richtung sich das Photon bewegte.

As Die Energie, die Sie erreicht, kann mit den Rhodopsinmolekülen in Ihrem Auge interagieren und die Energie eines Photons übertragen. An diesem Punkt und nur an diesem Punkt wird die Energie in einem Photon lokalisiert. Selbst wenn der Stern so dunkel wäre, dass er nur wenige Photonen Energie pro Sekunde emittiert, besteht immer noch eine begrenzte Wahrscheinlichkeit, dass Ihr Auge mit ihm interagiert und ein Photon erkennt, obwohl diese Wahrscheinlichkeit offensichtlich lächerlich gering wäre. P. >

Ein Schritt zur Seite würde also kaum einen Unterschied machen, denn solange Ihr Auge irgendwo die sphärische Wellenfront schneidet, besteht immer noch eine begrenzte Wahrscheinlichkeit, ein Photon zu entdecken und daher den Stern zu sehen.

Schauen Sie sich das an meine Antwort auf Einige Zweifel an Photonen für einige verwandte Argumente.

Die einzigen Sterne, die Sie zuverlässig sehen können, sind solche, die genug Photonen auf Ihre Augäpfel speien, um stabil zu erscheinen.

Jeder Stern, der so dunkel ist, dass Photonen in Ihr Auge eindringen können buchstäblich eins nach dem anderen gezählt werden, wird einfach nicht in Ihrer Sicht registriert, weil die Netzhaut Ihres Auges nicht empfindlich genug ist.

Ihre Frage ist also im Grunde in Beobachter-Voreingenommenheit verwickelt; Es wird davon ausgegangen, dass die Sterne, die Sie sehen, alle Sterne sind, die es gibt, und es wird davon ausgegangen, dass Sie ein ein einzelnes Photon sehen können, wenn es auf Ihr Auge trifft.

Gestatten Sie mir, hier etwas zu kanalisieren, das dem anthropischen Prinzip ähnelt. Sie können nur die Sterne sehen, bei denen viele Photonen Ihr Auge erreichen. Wenn ein Stern so weit entfernt wäre, dass Photonen nur gelegentlich Ihre Augen erreichen würden, wäre der Stern zu dunkel, als dass Sie ihn überhaupt sehen könnten. Selbst wenn Sie die Photonen sehen könnten, würde der Stern zu blinken scheinen.

Da Sie also den Stern sehen können und er relativ hell ist, bedeutet dies, dass genügend kontinuierlicher Photonenstrom die Erde erreicht, der tritt Seite an Seite ändert nichts. Außerdem wird die Winkelauflösung nicht quantisiert, sodass es niemals eine Situation gibt, in der ein Schritt von Seite zu Seite (unter Beibehaltung des gleichen Radius vom Stern) jemals die Wahrscheinlichkeit ändert, ein Photon zu empfangen

Ein Stern strahlt in alle Richtungen. Sie würden den Stern immer noch sehen, unabhängig von der Anzahl der Schritte, die Sie zu einer Seite unternehmen, nur nicht die gleichen Photonen.

Ein Laser strahlt nur in eine Richtung (oder in einen sehr kleinen Kegel). Wenn Sie einen ausreichend großen Schritt zur Seite machen (größer als die Winkelgröße des emittierten Strahls), um diesen Kegel zu verlassen, sehen Sie die Quelle nicht mehr.

Eine sehr untechnische Antwort, aber haben Sie bei dem Versuch, sich darum zu kümmern, über die Lichtgeschwindigkeit nachgedacht?

Der Winkel, den der Stern auf Ihrem Augapfel (oder Ihr Augapfel auf dem Stern) ausdehnt, ist sehr klein. Es scheint also, dass eine sehr kleine Region des Weltraums „voller Photonen“ sein muss, damit der Stern ständig sichtbar ist, und da der Punkt, an dem Sie stehen, nicht besonders ist, müssen alle ähnlichen Regionen gleichermaßen „voll“ sein. Bei der fraglichen Region handelt es sich jedoch tatsächlich um einen sehr schmalen Strahl, dessen Länge die Lichtgeschwindigkeit multipliziert mit der Zeit ist, in der Bilder in unserer Sicht verbleiben. Wenn letzteres 50 ms beträgt, beträgt die Länge der Säule 15.000 km - der Durchmesser der Erde. In diesem Fall müssten ein paar Dutzend Photonen vorhanden sein, damit der Stern nur geringfügig sichtbar ist.

Keine strenge Erklärung, die ich kenne, aber sie könnte helfen, Ihre Intuition mit der Wissenschaft in Einklang zu bringen.

Das Sternenlicht breitet sich also sphärisch aus und jeder menschliche Augapfel erzeugt lokalisierte Photonen direkt am Schnittpunkt von Wellenfront und Netzhaut. Egal wo Sie sich in Bezug auf den Stern befinden, ein Teil dieser Wellenfront zeigt den Photonenstrom. Eine Art Sensor, der den Weg aller Photonen- / Wellenfunktionen während ihrer Emission abbilden könnte, würde eine feste Lichthalbkugel zeigen, die sich vom Stern weg ausdehnt ...