2020-03-09 05:36:44 佚名

西門思聰888

我們“看”物體只是一個單向的過程，天文望遠鏡和我們眼睛類似都可以接收電磁信號，只是我們的眼睛僅僅可以處理可見光波段電磁波。不管距離有多遠，不管光速是不是299792.458 km/s ，只要那個位置的信號能被天文望遠鏡接收到，我們就能看的那個位置的信息。

光速

相對論讓我們認識到信息傳遞的速度上限是光速，在宇宙中也有比光速還快的速度，比如可觀測宇宙範圍之外的空間膨脹速度和量子糾纏效應等，但是這些超光速現象都有一個共同點，那就是無法傳遞信息。

人類的視覺系統其實就是對可見光波段的電磁波信號的處理系統，我們之所以可以看見物體是因為進入我們眼睛的可見光攜帶有物體的信息。天文望遠鏡和人眼類似，只是它除了可以接收可見光波段的電磁波外，也有許多可以接收其他波段電磁波的天文望遠鏡，比如在觀測重大天體事件時常用的X波段望遠鏡。

“看”與“接收”

在本題中，為什麼天文望遠鏡會看到幾百萬光年外的東西？其實準確來說是接收到了百萬光年外的電磁信號。在語言方面，“看”帶有更多的主動性，而“接收”則體現了被動性，我們觀察一個物體時，常常說“看Ta”，這種帶有主動因素的詞語，會帶來一種心理暗示，而這種心理暗示誤導了我們對於觀察實際時實際物理過程的認識。

但是如果我們用“接收”反而會不符合語言習慣，比如，你看到了月亮，然後對同伴說“今天的月亮又大又圓，快接收它呀！”這樣聽起來豈不是很奇怪，雖然這樣說很符合科學事實。如果要中和這種矛盾，你只要想到“看”就是接收電磁波的過程就可以了。

“看”到幾百萬光年外

能瞭解“看”的實際過程就很好理解題目的意思了，比如在距離地球一百萬光年外的位置有一顆垂死的恆星，突發它發生了超新星爆炸，爆炸的過程與景象都搭載在電磁波上，並向四周以光速傳播開來，帶有超新星爆炸信息的電磁波傳播了一百萬年才到達地球，並被科學家用天文望遠鏡接收到，此時科學家就看到了一百萬光年外發生在一百萬年前的景象。

天文望遠鏡不僅能看到幾百萬光年外，一些大型的望遠鏡還可以看到上億光年外，本質上來說，這只是一個接受電磁波的過程，不管多遠，只要能收到信號，就相當於能看到它。不僅天文望遠鏡能看到百萬光年外，我們人眼也可以，比如在晴朗夜晚仰望星空，看到的仙女座星系或者三角座星系，它們與地球的距離都在二百五十萬光年之外，由它們發出的可見光依然可以被我們的眼睛接受到。

結語

不管距離有多遠，不管光速是不是299792.458 km/s ，只要那個位置的信號能被天文望遠鏡接收到，我們就能看的那個位置的信息。

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漫步的小豆子

相對論表明，光在宇宙中的傳播速度始終保持有限且恆定的光速，這個速度是宇宙中最快的局域速度。而天文望遠鏡能夠觀測到數百萬光年之外的天體，那是因為宇宙的年齡遠不止幾百萬年的時間。

位於數百萬光之外的星系發出的光會以光速在宇宙中傳播，它們經過數百萬年之後將會抵達地球，天文望遠鏡或者人眼接收到這些光，自然就能觀測到星系，例如，我們可以用肉眼直接看到位於兩三百萬光年之外的仙女座星系和三角座星系。

宇宙的存在時間長達上百億年，星系早在幾百萬年就已經存在，所以數百萬光年之外的星系所發出的光是有足夠的時間來到地球上。一旦這些光到達地球，我們只要接收到光就能看到星系。但由於距離遙遠，大部分河外星系發出的光到達地球上時已經非常暗淡，只有藉助天文望遠鏡強大的聚光能力，才能觀測到它們。

由於宇宙誕是在138億年前形成，理論上，光在宇宙中的最遠傳播距離為138光年。迄今為止，天文學家已經觀測到光行距離達到了134億光年的星系（GN-z11）。

宇宙空間結構在持續膨脹，導致分佈於空間中的不同星系互相遠離。因此，有些遙遠星系發出的光還沒來得及到達地球，只有繼續等待一定的時間，這些光才會走完路程抵達地球，所以我們在未來還會觀測到更多未知的星系。

另外，當兩個星系目前的距離大於140億光年之時，由於空間膨脹過快，它們的退行速度就會超光速（與相對論所說的速度不矛盾）。因此，那些非常遙遠星系發出的光永遠也走不完去往地球的路程，所以它們永遠也不會被我們觀測到。

火星一號

我們常常搞不清楚的一個問題是：望遠鏡究竟是如何看到那些遙遠的星系的？

我舉個例子，自來水廠將總閘打開，開始供水，過了一段時間，你在家打開水龍頭就可以看見水了。

水的流速類比於光速，自來水廠類比於光源恆星，你類比於望遠鏡。

比如太陽在此時此刻剛剛離開光球層表面的光線需要經過八分二十秒才會到達地球這裡，才會被我們看見，這樣太陽的實時狀態就一直與地球這裡有一個八分鐘多的延遲。

望遠鏡接收的光線可能在宇宙中已經漂泊了數億年甚至134億年，哈勃不是曾經觀測到距離地球134億光年外的GN-z11星系嗎，這個134億光年就是光行距離，是指光線在宇宙中漂泊了134億年，也就是說我們看到的是它在宇宙誕生之後第4億年時候的景象。

這不是所謂的“眼光速度”的問題，眼光沒有速度，只是光線在宇宙中飛經過了我們這裡，恰好被我們捕捉到罷了。

個人的淺見，歡迎大家評論喲！！！

科學船塢

原因很簡單：因為原本在幾百萬光年外的光，在飛行了幾百年萬年後，剛好達到地球，被天文望遠鏡接收。

之所以有這樣的現象，都是因為光速有限導致的（暫不討論宇宙膨脹的影響），雖然真空中規定光速高達每秒約30萬公里，但這樣的速度放到宇宙空間去，仍舊顯的有些低速。一個更加常見的例子：

咱們的太陽，和地球之間的平均距離大約為1.5億公里，因此太陽光從太陽表面出發至地球，就需要8分20秒的時間。也就是說，我們此刻看到的太陽，並不是此刻遠在1.5億公里外的太陽的實時狀態，而是延遲了8分20秒，也就是看到的是過去的太陽。

如果更加精確一些，可以說我們看到的一切，都是過去。

如果考慮宇宙膨脹的因素，我們能看到宇宙並非無窮遠，而是存在一個限制，這個能被觀測的宇宙，它的直徑大約為920億光年。也就是在宇宙大爆炸38萬年後，光子能自由穿梭時，當時的光源此刻距離地球的距離。

如果考慮的更加周全一些，那麼由於宇宙的膨脹速率並非定量，而是距離越遠的地方，膨脹的越快，因此勢必在一定距離處，膨脹速率要等於光速，而這個距離大約為140億光年處，因此超過這個距離以外的宇宙，不論發生什麼樣的場景，人類都無法看到了。

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賽先生科普

要搞清楚這個問題，我們要弄清楚人是如何看到東西。

人是如何看到東西的？

人之所以能夠看到一樣東西，是因為有光子進入了眼睛當中，而且還必須得是足夠量的光子數。那這些光子咋來的呢？其實要麼是這個東西本身發光，要麼就是它能夠反射光。我們白天能夠看到各種事物，實際上就是因為這些事物反射了太陽光到我們的眼睛裡。

而我們用望遠鏡來天體其實也是同樣的動體，這個天體得有光子來地球，並且被你所用到的望遠鏡所接收才行。

所以，這就存在一個問題，那就是你所看到的其實都是過去，為什麼這麼說呢？因為光速是有上限速度的，這個速度是299,792,458m/s，所以光子到達你的眼睛時，其實已經過去了一些時間。就拿我們看到的太陽光來說，它就是8分17秒之前，從太陽表面輻射出來的。

就拿我們照鏡子，鏡子裡的自己也不是現在的自己，而是過去的自己。

所以，在天文學上，我們常常使用“光年”這樣的概念，其實這是一個距離單位而不是時間單位，這裡指的是光跑一年的距離，這個距離是：9.46×10^12千米。

而我們的宇宙從大爆炸之初至今，已經有138億年。所以，我們能看到幾百萬光年開外的天體輻射出來的光，並不是什麼稀奇的事情。因此，這就是距離我們幾百萬光年的天體在幾萬年前發出來的光。這裡多強調一句，光子的靜止質量為零，所以，只要有沒有被吸收或者遮擋，它就會一直跑，不會停下來。

可觀測宇宙半徑為什麼是465億光年？

其實稀奇的是，我們現在的可觀測宇宙半徑是465億光年，也就是理論上我們能觀測到的最大的尺度。照理說，其實應該是138億光年才對，為什麼憑空多出這麼多。

這裡其實就需要把宇宙膨脹考慮進入。話說138億年前，發生了宇宙大爆炸，這也就是我們這個宇宙的起源，大爆炸之後，宇宙空間迅速的膨脹，而且這個膨脹一直持續至今。但是宇宙空間的膨脹其實很多人想象中的不太一樣。它其實是一個等比例膨脹的過程，

如果我們把宇宙空間想象成一個麵包，那這個麵包就是等比例地在變大。

因此，如果考慮到宇宙空間的膨脹狀態。你就會發現一個問題，有些光雖然是衝著地球方向跑過來，但是它所在的空間卻在遠離地球。這就好比有個人朝著你跑來，但是他腳下卻是正在遠離你的直行電梯，那麼他朝著你的速度其實就是他的速度減去電梯的速度。同理，如果有光子朝著地球跑來，拿它的速度由於宇宙膨脹效應的存在，時間上是要打折扣的。

而且，我們要知道的是宇宙的有一些地方遠離地球的速度其實已經超過了光速，這就意味著，這些地方的光我們永遠也看不到了。而且宇宙在距今40億年前，宇宙開始加速膨脹，這就意味著，會有越來越多的區域，是我們看不到的。

因此，其實在地球上能看到的宇宙是有限的，這也被我們叫做可觀測宇宙。不過，這裡要說回到宇宙大爆炸之初，一開始其實宇宙就像一鍋粒子粥，光子在裡面跌跌撞撞根本跑不出來。直到38萬年後，光子才從中脫離出來，在宇宙當中穿行，因此從這個時刻算起，加上宇宙膨脹的效應，我們理論上可以看到的是半徑為461億光年的尺度。可能你要問，不是說好的465億光年麼？

實際上，我們並不是說完全看不到宇宙大爆炸之初到宇宙大爆炸之後38萬年的景象。我們其實有另外的一種觀測手段，那就是引力波。引力波並沒有像光子那樣，在前38萬年內，沒辦法脫離出來。引力波的傳播其實一開始就有。如果我們能夠用靈敏的觀測工具探測引力波，那其實理論上是可以通過引力波看到宇宙大爆炸前38萬年前的景象。

如果把引力波的因素也考慮進去，這時候可觀測宇宙的半徑就可以達到465光年了。

所以，能夠看到幾百萬光年的天體其實並不是什麼稀奇的事情，如果有朝一日，我們能夠看到超過半徑為465億光年的可觀測宇宙，那才是稀奇的事情。

鍾銘聊科學

這個問題其實很簡單嘛，你的耳朵沒有一公里那麼長，所以你就聽不見一公里之外的汽車鳴笛聲麼？同樣的道理，天文望遠鏡可以看見幾百萬光年之外的東西，那還不是因為幾百萬光年之外的光線此刻經過了望遠鏡而被捕捉到了唄。

與其說天文望遠鏡是“看”到幾百萬光年之外的東西的，倒不如說是接受到了幾百萬光年之外的東西所發出的光線。天文望遠鏡和人眼一樣，都是隻能接受光線，而不能發射光線，也就是說，只有光線經過了天文望遠鏡，它才能看見是什麼東西。換一個方面來說，看天文望遠鏡的是人眼，如果你真的有什麼疑問的話，我覺得你怎麼不問問為什麼人眼可以一眼看到幾百萬光年之外的東西呢？

在地球上，我們用肉眼就可以看見很多的星星，而這些星星距離我們都是比較遠的，發光的星星，大多數是恆星，而且恆星還比太陽要大上一些，當然了，用肉眼看的話，頂多也只能看見幾千光年之外的星星，再遠的那就得藉助天文望遠鏡了。天文望遠鏡有傳統的光學望遠鏡以及近現代發展起來的射電望遠鏡。題目中提到的應該是光學望遠鏡吧。

晴朗的夜晚，如果你抬頭望天上看的話，你可以看見很多星星，星星看似無窮無盡，實際上你能看到的是很有限的，這些星星都是銀河系內距離太陽相對近一點的恆星，你還可以看見河外星系，不過不太清楚，甚至你還可以看到超新星爆炸，這也可以視為星星。有人會有疑問了，為什麼我們可以看見這麼遠的星星，而且前提是一瞬間就可以看到。難不成我們目光的“速度”超越了光速？

其實這是很幼稚的想法，我們之所以能夠用天文望遠鏡看到幾百萬光年之外的東西，是因為它們發出的光線經過了幾百萬年時間的傳遞，最終進入了我們的眼睛，我們看到的幾百萬光年之外的的東西，其此刻的樣子並不是我們所看見的那個樣子，我們只能看到它的過去。所以從這裡看來，全宇宙光速最快定理還是完全正確的，搞清楚一點就可以了:我們看到的宇宙，其實是在看它的過去。

鏡像科普

不論是哈勃望遠鏡還是射電望遠鏡亦或是人的眼睛，它們看到物體的原理都是接受到了物體發出的可見光或者其他波段的電磁波而已，並不是主動尋找，而是被動接收。

而宇宙中除了黑洞以外的天體都是會發出包括可見光在內的電磁波的，這就給了哈勃望遠鏡和射電望遠鏡遠距離觀察它們的機會，通過接收遙遠天體發出的光子和其他電磁波，我們可以瞭解到該天體或者天體系統的大部分信息，然而這些信息都是過時的。

不論是光還是其他電磁波，在宇宙中的極限速度都是30萬千米/秒，如此慢的光速一旦被放大到宇宙尺度上的話，我們就再也看不到天體的實際情況了，因為光速限制就註定了“看得越遠越古老”，哈勃最遠看到過134億光年外的星系，然而這個星系現在是什麼狀況沒有人知道也不可能知道。

宇宙中的光子和其他信息就像是永不停歇的暴雨，我們人類就是永遠呆在屋子裡避雨的智慧文明，而當我們發展到一定程度之後便會去屋子外面放個盆子收集雨水然後研究它，但我們永遠不可能知道最上層的雨滴是什麼樣子，除非我們等到它自動落到盆子裡。

目前為止宇宙還是符合愛因斯坦相對論的，沒有任何信息超光速的現象被我們發現過，僅有的兩個超光速現象“空間膨脹”和“量子糾纏”也都無法傳遞信息。

宇宙觀察記錄

題主的意思是說，天文望遠鏡“看”東西的速度超過了光的傳播速度嗎？

這顯然是不瞭解“看見”東西的本質所導致的。天文望遠鏡不發出光線照亮什麼，然後光線再返回被天文望遠鏡所接收。這就好比我們的耳朵很小，但耳朵並不伸長出去靠近汽車才能聽到喇叭聲。光波和聲波是一樣的，他們從遠處來，進入我們的眼睛（天文望遠鏡）和耳朵，然後我們看到物體、聽到聲音。

所以，本質上我們不是通過天文望遠鏡看到百萬光年、億萬光年外的星系，而是遙遠星系發出的光，走了百萬年、百億年被天文望遠鏡捕捉到了。也就是說，我們通過天文望遠鏡所看到的，是百萬年、百億年前它們的樣子，或許它們早已不存在了，但攜帶重大改變信息的光還在路上，所以我們茫然不知。

我們在時間線上錯開，有的一錯就是永遠~

想一想是不是很神奇，你以為你看到了遠方的世界，然而那只是遠方世界無法想象的遙遠過去，這時間的無涯的荒野，我們永遠無法同步，註定遠遠錯過！

而有些錯過又是絕對的，因為宇宙空間一直在膨脹，這導致不同空間中的星系互相遠離，遠離速度低於光速的，在未來的某一天它們發出的光最終還是能到達地球而被我們“看到”；

而有一些星系，那些與我們的星系距離超過140億光年的星系，因為它們相對於地球的退行速度超越了光速，所以它們發出的光永遠到達不了地球了，我們也將永遠發現不了它們而以為他們並不存在……

不入流的大劉

宇宙就像是一個電波發射器，天文望遠鏡就是一個接收器，不論有沒有天文望遠鏡，宇宙都在不斷髮射電波

因此天文望遠鏡本質上只是接收到了幾百萬光年外天體發出的光線而已，和超光速沒什麼關係，只不過是幾百萬光年外的光碰巧鑽到了天文望遠鏡裡而已。

光速是我們宇宙的極限速度，但是它和宇宙的尺度卻是極其不匹配的，在930億光年直徑的可觀測宇宙內，光速就好比一隻蝸牛，也正因為光速的限制，我們可能永遠無法看到宇宙的全貌，也永遠無法看到宇宙現在的樣子，哈勃望遠鏡其實是在給宇宙考古，100億光年外的恆星可能現在早就熄滅了，但我們要等100億年後才能知道。