人类的探测器最多能观测到多远的距离？

关于这个问题，我们可以直接给出这样的谜底：

今朝现实不雅测中，我们看到最远的天体是GN-z11，这是位于在大熊星座四周的高红移星系，共动距离大约半斤八两于距离地球是320亿光年。（至于为什么用“共动距离”，我稍后会诠释，你可以临时理解当作它距离我们320亿光年。）

理论上，我们所能不雅测的规模被我们叫做可不雅测宇宙，直径是930亿光年，也就是我们可以理论上可以不雅测到距离我们465亿光年的标准，可不雅测宇宙其实只是宇宙的一部门。

不雅测

要领会人类能探测到多远，现实上，就得先搞清晰：人类是若何进行不雅测的？

其实是这样的，我们大多操纵的是电磁彼此感化来不雅测。说白了，就是天体所发出的光传布到地球，然后被我们的探测器所捕获到。其实，我们日常看到工具，也是这样。我们能看到地面上的一本书，是它反射了阳光，然后光子进入了我们的眼睛里。

这就带来了一个问题，那就是我们看到的永远都是“曩昔”，原因是这样的，光的传布是需要时候的，光速是3*10^8m/s，而所需的时候就是这段旅程处于光速。所以，你照镜子，其实看到的是曩昔的你，而不是此刻的你。

只不外，因为光速是在太快，这速度一秒钟可以绕地球标准7.5圈，所以当你照镜子时，那确实是曩昔的你，只不外是10^-9秒以前的你，这就让你感觉仿佛就是此刻的你是一样的。

时空不雅

可是在不雅测天体时，光速就不是一个大数字了，就拿我们太阳系来说，距离我们比来的恒星系是比邻星地点的恒星系，它们距离我们4光年以上。

意思是，光要走完这段路都需要4年多的时候。也就是说，我们若是能看到比邻星上的事务，那这件事其实是发生在4年多以前的。所以，你发现没有？在天文上的不雅测，其实要连系着时候和距离两个要素一路看，不然就轻易搞不清晰，这其实就是一种新的时空不雅，而这些就是狭义相对论所描述的时空不雅念。总结下来就是，一个事务是否会被我们不雅测到，因为需要颠末光的传布，只有光传布到了，我们才能看到，光还没有传布到，我们就看不到。而光传布是需要时候的，是以，我们看到的是曩昔的事务。

宇宙在膨胀

领会了这些根基的环境，我们可以来继续看，若是仅仅是上面那样也就算了，其实还有一个干扰身分叫做：宇宙膨胀。这是哈勃不雅测到的，星系大多都在远离我们，表现在不雅测上，就是星系所发出被我们不雅测到的电磁波都发生了红移现象。

后来，进一步的研究发现，其实这种现象来自于宇宙空间的膨胀，而不是星系自身在活动。当我们不雅测到一个天体时，若是它距离我们已经远跨越1亿光年，我们就得考虑到宇宙膨胀效应。

这就使得，可能你此刻看到它是在这里，但现实上，因为它是1亿年以前的发出的光，并且宇宙在膨胀，所以它此刻的距离就离你更远了，这里的所谓的共动距离就是解除了宇宙膨胀效应，此时这星系现实距离你的位置。

而我们今朝不雅测到的GN-z11，它的红移量z=11.09，计较获得的共动距离就是320亿光年，也就是说，它此刻的位置是距离我们320亿光年的。而我们所看到的的其实是134亿年前的它。说白了就是134年前（此时也就是宇宙4亿岁时。），它发出的光，颠末了134年后，被人类的不雅测器不雅测到了，所以，我们看到的是GN-z11的134年前的样子。（所以，我们上文才会强调，在不雅测天体时，时候和距离都要考虑在内。）

可不雅测宇宙

而GN-z11现实上是我们今朝现实不雅测到最远的星系。而我们要知道的是宇宙有138亿年的汗青，所以，从宇宙大爆炸那一刻起，宇宙就起头膨胀的，到了宇宙38万岁时，也就是宇宙大爆炸后38万年，光子才起头在宇宙中传布。

（这是因为宇宙的早期，宇宙是不透明的，那时的环境就像是一锅粒子粥，那时没有原子，只有一堆比原子更小的粒子，光子也在此中，跌跌撞撞，一向出不来，直到38万年后，温度降到2700度，原子布局形当作，光子也就起头在宇宙中传布了。）

所以，若是经由过程不雅测光，我们能看到最古老的光应该是宇宙38万岁时传布出来的，这个也要加上宇宙膨胀效应，我们就会获得一个461亿光年的距离。

那你可能要问了，可不雅测宇宙不是465亿光年的半径么？

上文我们也提到了，461亿光年是宇宙38万年时起头传布的，可是还有38万年的时候是我们经由过程光看不到的。但并不是说没有法子了，现实上，宇宙降生之初就会发生原初引力波和原初中微子。

引力波和中微子的穿透力极其强，它们并不会被宇宙早期的等离子体所束厄局促，而是从宇宙降生之初就在宇宙中传布，是以，我们只要可以或许不雅测到原初的引力波或者中微子，那么我们就可以看到更古老的宇宙，也就是距离我们更远的天体。当然，这部门同样需要加上宇宙膨胀效应，获得的距离就是4亿光年，加上之前的461亿光年，也就是465亿光年。是以，我们才会说，我们理论上所能不雅测到的最远距离是465亿光年。

发表于 2019-10-03 00:51
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