人類的探測器最多能觀測到多遠的距離？

關于這個問題，我們可以直接給出這樣的謎底：

今朝現實不雅測中，我們看到最遠的天體是GN-z11，這是位于在大熊星座四周的高紅移星系，共動距離大約半斤八兩于距離地球是320億光年。（至于為什么用“共動距離”，我稍后會詮釋，你可以臨時理解當作它距離我們320億光年。）

理論上，我們所能不雅測的規模被我們叫做可不雅測宇宙，直徑是930億光年，也就是我們可以理論上可以不雅測到距離我們465億光年的標準，可不雅測宇宙其實只是宇宙的一部門。

不雅測

要領會人類能探測到多遠，現實上，就得先搞清晰：人類是若何進行不雅測的？

其實是這樣的，我們大多操縱的是電磁彼此感化來不雅測。說白了，就是天體所發出的光傳布到地球，然后被我們的探測器所捕獲到。其實，我們日常看到工具，也是這樣。我們能看到地面上的一本書，是它反射了陽光，然后光子進入了我們的眼睛里。

這就帶來了一個問題，那就是我們看到的永遠都是“曩昔”，原因是這樣的，光的傳布是需要時候的，光速是3*10^8m/s，而所需的時候就是這段旅程處于光速。所以，你照鏡子，其實看到的是曩昔的你，而不是此刻的你。

只不外，因為光速是在太快，這速度一秒鐘可以繞地球標準7.5圈，所以當你照鏡子時，那確實是曩昔的你，只不外是10^-9秒以前的你，這就讓你感覺仿佛就是此刻的你是一樣的。

時空不雅

可是在不雅測天體時，光速就不是一個大數字了，就拿我們太陽系來說，距離我們比來的恒星系是比鄰星地點的恒星系，它們距離我們4光年以上。

意思是，光要走完這段路都需要4年多的時候。也就是說，我們若是能看到比鄰星上的事務，那這件事其實是發生在4年多以前的。所以，你發現沒有？在天文上的不雅測，其實要連系著時候和距離兩個要素一路看，不然就輕易搞不清晰，這其實就是一種新的時空不雅，而這些就是狹義相對論所描述的時空不雅念。總結下來就是，一個事務是否會被我們不雅測到，因為需要顛末光的傳布，只有光傳布到了，我們才能看到，光還沒有傳布到，我們就看不到。而光傳布是需要時候的，是以，我們看到的是曩昔的事務。

宇宙在膨脹

領會了這些根基的環境，我們可以來繼續看，若是僅僅是上面那樣也就算了，其實還有一個干擾身分叫做：宇宙膨脹。這是哈勃不雅測到的，星系大多都在遠離我們，表現在不雅測上，就是星系所發出被我們不雅測到的電磁波都發生了紅移現象。

后來，進一步的研究發現，其實這種現象來自于宇宙空間的膨脹，而不是星系自身在活動。當我們不雅測到一個天體時，若是它距離我們已經遠跨越1億光年，我們就得考慮到宇宙膨脹效應。

這就使得，可能你此刻看到它是在這里，但現實上，因為它是1億年以前的發出的光，并且宇宙在膨脹，所以它此刻的距離就離你更遠了，這里的所謂的共動距離就是解除了宇宙膨脹效應，此時這星系現實距離你的位置。

而我們今朝不雅測到的GN-z11，它的紅移量z=11.09，計較獲得的共動距離就是320億光年，也就是說，它此刻的位置是距離我們320億光年的。而我們所看到的的其實是134億年前的它。說白了就是134年前（此時也就是宇宙4億歲時。），它發出的光，顛末了134年后，被人類的不雅測器不雅測到了，所以，我們看到的是GN-z11的134年前的樣子。（所以，我們上文才會強調，在不雅測天體時，時候和距離都要考慮在內。）

可不雅測宇宙

而GN-z11現實上是我們今朝現實不雅測到最遠的星系。而我們要知道的是宇宙有138億年的汗青，所以，從宇宙大爆炸那一刻起，宇宙就起頭膨脹的，到了宇宙38萬歲時，也就是宇宙大爆炸后38萬年，光子才起頭在宇宙中傳布。

（這是因為宇宙的早期，宇宙是不透明的，那時的環境就像是一鍋粒子粥，那時沒有原子，只有一堆比原子更小的粒子，光子也在此中，跌跌撞撞，一向出不來，直到38萬年后，溫度降到2700度，原子布局形當作，光子也就起頭在宇宙中傳布了。）

所以，若是經由過程不雅測光，我們能看到最古老的光應該是宇宙38萬歲時傳布出來的，這個也要加上宇宙膨脹效應，我們就會獲得一個461億光年的距離。

那你可能要問了，可不雅測宇宙不是465億光年的半徑么？

上文我們也提到了，461億光年是宇宙38萬年時起頭傳布的，可是還有38萬年的時候是我們經由過程光看不到的。但并不是說沒有法子了，現實上，宇宙降生之初就會發生原初引力波和原初中微子。

引力波和中微子的穿透力極其強，它們并不會被宇宙早期的等離子體所束厄局促，而是從宇宙降生之初就在宇宙中傳布，是以，我們只要可以或許不雅測到原初的引力波或者中微子，那么我們就可以看到更古老的宇宙，也就是距離我們更遠的天體。當然，這部門同樣需要加上宇宙膨脹效應，獲得的距離就是4億光年，加上之前的461億光年，也就是465億光年。是以，我們才會說，我們理論上所能不雅測到的最遠距離是465億光年。

發表于 2019-10-03 00:51
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