多少萤火虫加起来的光亮和太阳相当？

张桐

并不需要很多！我的意思是，虽然那的确是个巨大的数字，后面缀着那么多个“0”，但在这样一件宏大的事情上，这个数后面的“0”并不像你想象的那样多到不可思议。

我们的第一个问题是：萤火虫发出的光亮是从哪里来的？

我们可能会认为，萤火虫全身充满了能在黑暗中发光的物质，但它发出的光实际上仅仅来自它身体表面的一层薄薄的表皮。许多昆虫都有这样的小块发光表层，其中一些发光表层已经得到了细致的研究，并被计算出了它们的发光强度。在一篇发表于1928年的论文中，研究了一种名为“头灯虫”（headlight bugs）的昆虫。研究人员发现，这种小虫子的发光面积大概有1平方毫米，发射出大约0.0006流明的光。萤火虫的发光器官的面积与头灯虫的差不多大小，而且二者发光器官的单位亮度峰值也相近，所以我们可以根据头灯虫的发光数据，推测出萤火虫的“灯”究竟有多亮。

萤火虫的“灯”并不是一直都亮着的。它们发出的光其实是一闪一闪的，在不同种类、不同环境下，它们的闪烁模式都是不同的。它们的闪烁是携带信息的，大家可以对照下图解读其中的一小部分。（你也可以用LED 灯干扰萤火虫的发光交流，不过这听起来就很冒犯。）

假设我们实验所用的萤火虫品种的闪烁规律与头灯虫非常相似。那么，这种萤火虫发出的0.0006流明的光，与太阳相比效果如何呢？

太阳的亮度是3.8×1028流明，因此经过简单的除法运算可知，需要有3×1031只这种萤火虫才能发出与太阳亮度相同的光。实际上这个数字小得惊人：萤火虫成虫大约重20毫克，这就意味着3×1031只萤火虫的质量，只有木星质量的1/3，太阳质量的1/3000。

换句话说，以单位质量的发光效率而论，萤火虫要比太阳亮得多。即使萤火虫发出的生物光的发光效率只有太阳混合驱动发光效率的几百万分之一，但因为太阳要持续发光10亿年以上，太阳也无法像萤火虫那么亮。

但等一下！一群数量如此巨大的萤火虫聚在一起，这可会遇到点儿问题。显然，怎样把这一大群生物聚集起来本身就是个问题，但除此之外，一群萤火虫之间还会彼此遮蔽发出的光：被围在中间的萤火虫发出的光，会被外围的萤火虫挡住，这样一来，总亮度就会大打折扣。

因此，真正起作用的只有外围萤火虫发出的光。那么，我们假设这些萤火虫排列成一个空心球体，并且都将发光部位朝向外侧。或者我们可以简化一下问题，把它们想象成一只巨大的萤火虫。这只萤火虫得有多大呢？

因为我们知道这只合体后的巨型萤火虫需要发出普通萤火虫发光量3×1031倍的光，那么它身体上的发光区域就得是普通萤火虫发光面积的3×1031倍。因为表面积与长度的平方成正比，这只巨型萤火虫的体长要比普通萤火虫长（3×1031）1/2=5×1015倍。这样一来，它的体积基本上相当于整个太阳系。

因为质量与长度的立方成正比，巨型萤火虫的质量将是普通萤火虫的（3×1031）3/2=1.6×1047倍，这大约是整个银河系质量的一半了。

这样一只巨型萤火虫会在自身质量的作用下迅速坍缩成一个黑洞。事实上，根据宇宙中的星系分布，黑洞的大小是有上限的，而这只巨型萤火虫的大小已经超过了这一上限。这就意味着，这只巨型萤火虫将成为宇宙中最大的黑洞。在它吞噬我们的星系时会发出大量的光，但最终，它将不再发出任何光来。

黑洞可以存在很长时间，但最终也会通过霍金辐射而蒸发。当宇宙的黑洞纪元行将结束时，黑洞会一个接着一个地蒸发掉，越小的黑洞蒸发得越快。因为我们的萤火虫黑洞是宇宙中最大的黑洞，它将是最后一个蒸发殆尽的黑洞，这就意味着它将是宇宙趋于热寂过程中的最后一站。

或许我们该为这一事件做一张如下的辨识图，以防万一。