2020-01-08 23:04:15 佚名

納米藝文

哈勃望遠鏡可以看見很遠的星系，但是它並不能看清楚這個星系中星球的表面，尤其是人形大小的物體，它更是無法分辨出來。

一個光學望遠鏡能夠看多遠，能夠看得多清楚，是跟它的口徑密切相關的，雖然哈勃望遠鏡非常牛，但是它畢竟也就那麼大，分辨率也是很有限的，在宇宙中動輒上億光年的距離下，哈勃望遠鏡簡直不要太小了。雖然哈勃望遠鏡曾經觀測到距離地球134億光年之外的星系，它看到的只是這個星系在134億年前的樣子，但是這個星系在哈勃望遠鏡的眼中那也只是一個光團而已，甚至連星系內部的恆星都分辨不清楚。

實際上，如果將哈勃望遠鏡對準火星的話，那麼它能看得最精細的物體在火星的尺度是13公里左右，就是說，如果這個物體的尺度小於13公里，那麼它在哈勃望遠鏡眼中就沒有了形狀，在其眼中就是一個質點。望遠鏡的原理跟我們的眼睛是很像的，唯一不同的是它可以放大，但是以其口徑來說，在遙遠的距離下，放大得並不夠，以月球為例。當哈勃望遠鏡對著38萬公里之外的月球的時候，它僅僅能分辨直徑大於100米的物體。

而宇宙的尺度又是多麼大，距離地球最近的恆星系統都遠在4.22光年之外，在這個距離下，我們只能看到這個恆星系統的三個恆星，而且這三個恆星看起來就是一個光點，根本分辨不出來具體的形狀，這還是恆星，對於恆星系統內的行星，由於其並不主動發光，只有反射光，所以就更難以看見了。所謂的哈勃望遠鏡可以看見幾十億年甚至是上百億年之外的星系，這些星系只有發光足夠強烈才能被看見，而且一個光點就是直徑幾十萬光年的星系。

雖然有些星系距離地球上百億光年，但是它們的視直徑在哈勃望遠鏡可以分辨的範圍內，但是由於距離過遠，所以當光傳播到地球上的時候，它們已經變得十分暗淡了，所以在這個時候，就需要通過長時間的曝光，不然就看不清楚了。而對於生物來說，一般來說應該都是生活在行星上的，行星一般是很難被看見的，因為它僅僅通過反射光，相對來說太微弱了，而且再說到外星人，他們就更小了，別說是太陽系之外的外星人了就連是火星上有一個外星人的話，哈勃望遠鏡也看不出來。

鏡像科普

答：望遠鏡的能力，在於能看得有多清楚，而不是看得有多遠；如果說看得遠的話，人眼還能看到254萬光年外的仙女星系呢！

哈勃望遠鏡於1990年升空，在二十多年的時間裡，哈勃望遠鏡經過多次維修和升級，大大擴展了人類認識宇宙的視野，還觀測到100多億光年外的天體。

對於望遠鏡的能力，大部分人會覺得“看得遠”，才是衡量望遠鏡能力的標準，其實這是片面的，除了望得遠，看得清才是望遠鏡最重要的衡量標準。

比如哈勃望遠鏡可以看到100億光年外的天體，卻看不清月球表面一塊碎石的模樣；人類肉眼可以看到254萬光年外的仙女星系，但是卻無法辨別500米外的一個人。

這和望遠鏡的角分辨率有關，越遠的物體看起來越小，這就是遠小近大的透視原理；當物體遠到一定程度後，就無法分辨出物體的模樣，如果物體的亮度足夠高，物體看起來就是一個點光源。

在宇宙中，恆星是最主要的發光源，距離足夠遠後，望遠鏡只能看到星系，無法分辨出其中的恆星，也無法分辨出一顆地外行星的屬性，更無法分辨出行星上是否有外星人。

就好比在完全漆黑的夜晚，我們可以看到1公里外點燃的一根蠟燭，但是你卻看不到眼前1米處的一隻螞蟻；人類現在尋找外星人，就是遇到了這樣的困境，因為宇宙中的天體距離，實在太遙遠了。

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艾伯史密斯

貓先生也就說一說吧。哈勃望遠鏡是地球上最猛的太空望遠鏡，以它的技術參數，可以觀察到數億光年外的宇宙星系，但是卻真的看不到其他天體上的外星人啊。甚至，它連木星衛星上的地貌也無法看清呢。

天文望遠鏡有兩個參數，一個是靈敏度，另一個是分辨率。用直觀的話講，一個是看得到，另一個是看得清。哈勃望遠鏡屬於光學望遠鏡，由於自身尺寸所限，當然也有其觀測極限，在大尺度上，它可以觀察到其他星系，甚至可以發現在銀河系之上的本星系，以及在集結數十個星系的本星系之上的超本星系，可是，那是隻限於恆星級別，或者是星系級別的水平，對於遙遠的，不發光的目標，哈勃也是無能為力的。

另外天文望遠鏡還有射電望遠鏡，貴州的大鍋蓋FAST就是屬於此類。還有位於澳洲的射電望遠鏡陣列。它們是屬於檢測電磁波範圍的望遠鏡，用人類的感官比喻，是屬於聽的範圍。前者可以聽的清晰，後者聽得靈敏。

人類目前對外星的觀測，其實也就只有這兩種手段了。一個是加強版的眼鏡，另一個是加強版的耳朵。但這兩樣東西，其實都無法有效的發現外星生命，太原始啦！可以想象，給你一個望遠鏡，讓你在月球上找出地球森林中的一隻小蟲，你說容易嗎？森林容易看到，但小蟲嘛，得靠運氣啦。

所以才需要發展引力波觀測技術，如果可以開發成熟，對行星系的觀測才可以更進一步，不像現在一樣，基本靠蒙。

貓先生內涵科普

哈勃是光學望遠鏡，主要是接收在可見光波段的光線，用來觀測遙遠的深空圖景，題目說哈勃可以觀測到數億光年外的星系，但為何看不到哪個天體存在外星人呢？

題主不要搞混了，一個光學望遠鏡能不能看得見、看得清，是受自身的口徑影響的，雖然哈勃非常的牛，曾經發現宇宙的嬰兒星系GN-z11星系，我們看到的它的模樣是這個星系在134億年前的樣子，但是你要是將哈勃對準火星，能夠分辨火星上物體的尺度是在13公里左右，也就是說在火星上長度達13公里的物體才能通過哈勃分辨出它究竟是個啥。

沒錯，哈勃是看得非常遠，但是在非常遠的前提下，我們看到的深空圖景比如下面這幅圖：

每一個豆粒大小的東西都代表著一個龐大的星系，你怎麼可能去分清裡面包含的星球？

打個比方，如果你想要看清楚4光年外的一個直徑為1米的物體，你需要架設多大口徑的光學望遠鏡呢？

口徑=（1.22*波長*距離）/目標長度，代入數值也就是：

口徑=（1.22*500*10^-9*4*299792458*3600*24*365）/1=2320萬千米，你需要架設一個口徑達2320萬千米的光學望遠鏡，這恐怕不是在做夢？

就比方說我們在眺望遠方時，能夠看到很遠之外的一座山上的塔樓，但是你能分清楚塔樓上到底站著多少個人嗎？

不能吧，你可以將哈勃比作成人眼，都是接受可見光然後成像的玩意，只不過是哈勃的觀測能力比人眼更厲害而已，哈勃能看到很遠的地方，並不代表它能夠看得清。

科學船塢

個光學望遠鏡能不能看得見、看得清，是受自身的口徑影響的，雖然哈勃非常的牛，曾經發現宇宙的嬰兒星系GN-z11星系，我們看到的它的模樣是這個星系在134億年前的樣子，

但是你要是將哈勃對準火星，能夠分辨火星上物體的尺度是在13公里左右，也就是說在火星上長度達13公里的物體才能通過哈勃分辨出它究竟是個啥。

哈勃太空望遠鏡是一架光學望遠鏡，在550納米波段最為敏感，主鏡口徑為2.4米，所以哈勃能夠分辨出最小的角度為1.6×10^-5度，而人眼的極限一般為1角分（即1/60度）。

雖然有些遙遠的星系位於幾億光年甚至上百億光年之外，但它們的尺寸可達幾萬至幾十萬光年，所以它們的視直徑在哈勃的極限分辨角之上，哈勃完全有能力分辨出來。只是由於距離遙遠，遙遠星系發出的光到達地球時已經變得非常暗淡，哈勃需要對它們進行長時間曝光才能看到它們。

所以才需要發展引力波觀測技術，如果可以開發成熟，對行星系的觀測才可以更進一步，不像現在一樣，基本靠蒙。

用望遠鏡看不到是因為宇宙是三維的而且還包涵許多的小天體。那些可以航天得外星人的航天設備可能被某一個物體擋住了所以至今沒能夠發現外星人的飛船類的產物。還有一個最重要的原因宇宙空間是三維的不像在地面上那樣站在寬闊的廣場上只要橫著看就可以看到周維的東西的還要有上下的每個角落呢。在地面上找一個人不用考慮他飛到比你高几個級別的方位吧呵呵。宇宙中這些情況同時存在。因為這些原因人類至今沒有發現外星人或者外星人的產物。

哈勃望遠鏡是根據接收到幾億光年之外的天體發出的光和輻射來判斷天體的存在與特徵的。既使幾億光年遠的一個行星上有外星人，外星人發出的微弱輻射，或者被行星本身的輻射淹沒無法分辯，或者因為輻射太弱在傳播過程中消耗殆盡。總之，哈勃望遠鏡沒有接收到外星人的信使，不能斷定外星人的存在。

第一電力

這個問題涉及到光學系統的極限角分辨。我們用肉眼可以看到離地球兩百多萬光年的星系，但卻無法看到離我們只有一公里的螞蟻，也看不到離我們只有幾千光年的系外行星，更看不到系外行星上是否有生命。

一個天文望遠鏡能看到多遠之外的物體，不但與物體的距離有關，也與其大小有關。雖然有些物體離得很遠，但只要它們的尺寸足夠大，望遠鏡就能觀測到。雖然有些物體離得很近，但它們的尺寸太小，所以望遠鏡就無法分辨出來。為了衡量一個物體看起來有多大，需要引入視直徑或者分辨角Δφ的概念，如下圖所示：

根據三角函數，可以得到如下的關係式：

綜合了距離和實際大小的因素，分辨角可以衡量一個物體看起的大小。對於任何的光學系統，例如，天文望遠鏡、眼睛，都有一個最小分辨角。一旦觀測對象的分辨角小於這個極限，光學系統將無法分辨出細節，觀測對象看起來將只是像素點。根據瑞利判據，光學系統的極限分辨角取決於口徑：

上式中，λ表示入射光的波長。

另一方面，雖然系外行星離地球並不遠，最近的比鄰星b距離我們僅4.2光年，但由於行星太小了，它們的視直徑遠小於哈勃的極限分辨角，所以它們的細節無法被看到。結合上述兩個公式，通過計算可知，想要分辨出大小可能與地球差不多的比鄰星b，所需的望遠鏡口徑將要高達36.5米，遠超哈勃的口徑，只有未來口徑達到39.3米的歐洲極大望遠鏡才有能力看到。

如果系外行星上存在生命，由於外星生命的尺寸遠小於行星，所以通過光學望遠鏡更加無法觀測到。除非那些星球上生活著先進的外星文明，他們會向外發射出能量足夠高的無線電波，那麼，人類利用射電望遠鏡將有可能探測到外星文明的存在。

火星一號

為什麼哈勃望遠鏡能望到好多億光年距離，為什麼不知道哪個天體有外星人？

很多不太瞭解的朋友在選購望遠鏡時往往會問第一個問題，這個望遠鏡能看多遠？其實這是一句廢話，從這句廢話中賣家可以準確的判斷出又來了一個小白，不宰你幾刀實在對不起你問出的那一句將你自個出賣的問題！素不知，望遠鏡根本不以看多遠來衡量，因為肉眼可見天體的極限是75億光年，這個梗我們文末再說，現在要說的是望遠鏡！

上圖是哈勃望遠鏡的結構！哈勃是RC光學結構，簡單的說就是一個反射望遠鏡，很明顯大口徑望遠鏡極少有折射的，因為結構複雜，死重比較大，因此在太空運行的大都是反射！哈勃的主鏡口徑是2.4M，當然RC鏡子的光路在中心會開孔，並且也有副鏡遮擋，因此集光面積是要小於口徑面積的！為什麼只介紹哈勃的主鏡口徑，因為衡量望遠鏡只有一個指標，那就是口徑！簡單的說就是口徑決定一切！

各位可以很清楚的看到，1990年發射的哈勃望遠鏡，最左邊，中間是2020年即將發射的詹姆斯韋伯以及未來更大口徑望遠鏡的展望（太空望遠鏡）！

還有建設中中的歐洲極大望遠鏡口徑（地面天文臺）！

當然說完了望遠鏡的口徑，緊接著就是望遠鏡的極限分辨率，因為口徑就是為分辨率服務的，更大的口徑才能看清楚更遠距離上的細小物體，下圖為分辨率示意圖：

望遠鏡的口徑和分辨率之間的關係是：目標尺寸/目標距離=1.22×可見光波長/望遠鏡口徑

在不同光波長下的肉眼敏感度是有區別的，但一般以550nm肉眼最敏感的波長為計算值，如果是CCD的話，那就另計！

無論是CCD還是肉眼，要看到目標很簡單，只要目標有一個光子發出，理論上我們就能看到，但那只是一個無法計算尺寸的點，即使這個光子從遙遠的134億光年外過來，只能能量夠高，那麼就能被CCD或者肉眼感知！但如果要看清楚目標的話，還需要有一個尺寸，因為一個點我們無法分辨目標形體，因此我們需要收集更多的光子以便來確認這個目標的性質！因此如果要看清4光年外的一個直徑為1米的“三體人”的話，那麼需要：

代入以上公式計算得D=2320萬千米

當然太空望遠鏡侷限於火箭整流罩，不可能太大，上圖是地面望遠鏡口徑一覽圖，最大的也不過32M而已，想要看清月球上的人都不行，記得曾經計算過月球上分辨一個2M左右物體的話，大約需要100多M口徑的望遠鏡！哈勃只能分辨月球上50M大小的物體！所以哈勃用來看星星還差不多，但要讓它找外星人是不可能了，或許在系外行星搜索上會有所建樹，不如用來找外星人老窩？

星辰大海路上的種花家

這個問題我們用最普通的常識來討論一下。

看到的東西並不等於看清楚了的東西，看到的大東西並不等於看到了小東西。

比如，你看到了腳下的一隻螞蟻，並不等於看到了別人腳下的一隻螞蟻；你看到了1公里遠的一棵樹，你能看清那棵樹有多少根樹枝嗎？更別說一根樹枝上有多少樹葉、一片樹葉上有幾根葉脈了。

在太陽系我們還可以這樣比喻，因為太陽系的行星與行星之間距離，與宇宙恆星之間距離完全不是一個數量級。

比如我們相隔最遠的行星海王星，距離地球也不過30個天文單位，即約45億公里。

海王星是一個直徑49532千米的球，與和我們距離的比例為90000分之一，也就是說在地球上看海王星，就如同我們看一個90千米外1米直徑的球，也差不多從3千米看一枚3.3公分直徑的硬幣，即使用最大的望遠鏡也難以看清細節。

如果用光年做單位，則只有2102分之一光年。所以在太陽系天體距離單位一般用天文單位（1天文單位約1.5億公里），而不用光年。

而距離我們最近的恆星則有4.22光年，就是比鄰星，我們地球上看比鄰星，相當於在5000千米外看一枚1元的硬幣，銀河系恆星平均距離相當於相隔1000公里的兩枚硬幣。

儘管由於恆星大小不同，這枚硬幣有可能是5角的或1元的，但豈能夠看清細節呢？我們想象一下，距離我們1000公里掛著1枚1元的硬幣，有什麼望遠鏡能夠看清楚呢？

這還是距離我們最近的恆星，如果距離我們上百光年的恆星，就如同觀測月球上一枚硬幣了。

而文明一般在行星上出現，而一顆行星則是這枚硬幣上一粒灰塵。比如我們地球質量為太陽的0.000003，直徑只是太陽的109分之一，體積只是太陽的130萬分之一。

地球比起太陽來，不就像硬幣上的一粒灰塵嗎？

而如地球這樣的人類文明，只是在這粒灰塵上做出來極小極小的改變，怎麼能夠發現呢？

說了這麼多，既然遠方的恆星這麼小，人類怎麼能夠發現，並且還發現了幾千個系外（太陽系外，後同）行星呢？

這是因為恆星會發光，我們看到的是恆星發出的光。

由於恆星距離我們太遠，不管是肉眼還是望遠鏡，看到的恆星幾乎都只是一個亮點。據我所知目前唯一能夠看到恆星圓面（一個圓球）的只有參宿四，因為它太大，距離我們只有400光年，但直徑是太陽的約1000倍。

而距離我們最近的恆星比鄰星由於太小，直徑只有太陽的1/7，亮度又低，所以人肉眼看不到，望遠鏡也只能看到一個紅色的亮點。

現在人類觀測到的系外行星幾乎都不是“觀”看到，而是“測”到。這個“測”主要是從行星對恆星的遮光現象和引力攝動得到的。

行星在恆星系裡，雖然就像一粒灰塵，但它圍繞著恆星公轉，還是會對恆星發出的光有一定的影響；而且有行星存在，由於萬有引力作用，恆星運行也會不同。

科學家們根據這些情況，就可以用現有理論通過計算機建模，知道這顆恆星有多大，距離恆星有多遠。

目前尋找行星都只能在銀河系裡距離我們較近的恆星中尋找，雖然也發現了一些上萬光年距離的行星，但還有很多距離我們比較近恆星的行星也還沒有發現，如比鄰星的一些行星還在陸續發現中。

有人又要問了，有的恆星距離我們幾十億光年，甚至上百億光年，怎麼還能夠看到呢？

實際上，一般來說，發現銀河系以外的恆星都是比較大的恆星，更多的河外天體是星系和黑洞等大型天體。

迄今為止發現最遠的一顆恆星距離我們90多億光年，這顆編號為LS1的透鏡恆星暱稱叫“伊卡洛斯（Icarus）”，是一顆宇宙形成初期的恆星。

我們有幸看到它，是因為太空中巨大星系團形成的引力透鏡效應，把這顆恆星的形象放大了幾千倍，才被哈勃望遠鏡捕捉到的。

引力透鏡是愛因斯坦廣義相對論的一個預言，現在已經被證實，在太空中廣泛的存在。

現代科學能夠通過各種望遠鏡觀測來自宇宙可見和不可見的光，來了解廣袤宇宙中的各種天體，並且根據光譜分析，得知這些天體的各種秘密。

比如知道遠方的恆星有多大，什麼成分組成。但要直接觀察到文明還沒有這個能力。

不能夠直接觀察到文明，並不等於不能夠發現文明。只不過現在尋找遠方恆星系統存不存在文明，只能找遠遠高於地球人類的文明，這種文明活動能夠改變或者影響到恆星的變化，比如戴森球（宇宙二級文明的標度）現象等，才能夠被人類所捕捉。

迄今為止，人類還沒有發現地外文明活動的證據。

就是這樣，歡迎討論。

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時空通訊

有人設想，如果2000光年外有外星人，他們正好可以看到我們的三國時代的戰爭。實際上，只能看到三國時代的地球，至於地球上有什麼東西，發生了什麼事，就完全看不到了。

觀測如此遙遠的距離，光線已經非常微弱了，正常拍照，相機的快門曝光零點幾秒就夠了，天文學拍照，可能要曝光幾個星期，才能獲得足夠的光子成像。沒有人會擺這麼長時間的pose，來讓別人拍照。何況人不轉山轉，山不轉星球轉，哪有靜止的圖像等著我們曝光？

物體的位置越遠，成像的尺寸就越小，這和我們視覺上的遠小近大是一樣的。在天文學距離上的觀測，縮小的倍數可能是百億，萬億級別的，如果要看清細節，必須放大圖像。因為測不準原理的存在，不可能得到光子成像時的準確位置，圖像倍數放大得越太厲害，細節就越模糊。實際上，不管像素多高的照片，只要放大的倍數足夠大，就會看到光的衍射和干涉，圖像一片模糊，衍射和干涉是測不準原理在光子中的直觀表現。