比哈勃太空望遠鏡更強的望遠鏡：引力
如果你想看宇宙中更遠的物體，你就需要收集更多的光。就像燈泡或蠟燭離你越遠就越暗一樣，恆星和星系也是一樣，越遠的恆星和星系就越難以發現和觀測。在天文學中，你發現和研究一個星體的能力完全取決於你能從中收集多少光子。
圖解 從這張圖可以很容易理解口徑和大氣對分辨率的影響：圖一為智利帕瑞納天文臺的甚大望遠鏡，由四架同樣的直徑8.2米的望遠鏡構成，擁有相當於口徑16米的望遠鏡的聚光能力；圖二為哈勃太空望遠鏡，直徑2.4米；圖三為直徑8米的望遠鏡的分辨率極限；圖四為壓倒性巨大望遠鏡，直徑100米
所以，要麼建造一個更大的望遠鏡，從而增加你匯聚光的能力，要麼長時間觀察你的目標物體，從而增加你收集到的光的總量。
當然，你也可以提高你收集光的效率，比如把望遠鏡放在太空（這樣你就不會被大氣層所幹擾），或安裝極其複雜的光學自適應系統（這樣你就可以減少噪點，使每個光子都能派上用場），但到了最後，你仍然受限於你能收集到多少光線。
但是，如果有一種不需要建造更大、更昂貴的望遠鏡，或者把所有的觀測時間都花在同一個目標上，而可以放大超遠目標，並使來自它們的光變亮的方法呢？非常巧合的是，愛因斯坦的廣義相對論已經準確地預言了這一可能發生現象：引力透鏡效應。
圖解 引力透鏡的原理，當一個天體發出的光經過一個大質量天體時，光線會被彎曲，就像放大鏡一樣匯聚光線
如果你對廣義相對論一無所知，那我可以向你科普一下：它的中心思想是，空間和時間並不是獨立的，而是一個單一的、連續的、不可分割的結構，我們稱之為時空，每個粒子都在這個時空中傳播，物質和能量的存在則會扭曲時空本身的結構。上世紀30年代，弗裡茨·茲威基（Fritz Zwicky）意識到，如果在太空中的某個地方存在一個質量足夠大的物體——比如一個超大質量星系或一個星系團——它可能會對其背後的物體起到一種奇怪的放大鏡的作用：我們稱之為引力透鏡現象。
圖解 哈勃太空望遠鏡拍攝的一個星系團，中間明亮的四個星系周圍有一圈奇怪的藍色結構，這是一個更加遙遠的星系被這個星系團的引力扭曲所導致的
根據背景和前景光源方向的不同，引力透鏡可以有多種行為：
由於光路向不同方向彎曲，引力透鏡可以生成同一星系的多幅圖像。
引力透鏡會導致圖像失真，會形成光弧、橢圓形狀和圖像“拉伸”。
如果光路正好對準了，引力透鏡會造成嚴重的失真，以至於背景物體可以被拉伸成一個完整或接近完整的圓，稱為愛因斯坦環。
但所有這些情況都有一個共同點：引力透鏡背後的物體會被放大，當我們多次觀察它時，它的亮度會增加。
正是這種技術使我們有能力找到那些最遙遠的類星體和星系，其中就包括目前所發現的最遠的天體。接下來讓我們把所有的優勢結合起來：建造儘可能大大的望遠鏡來收集儘可能多的光，延長觀測時間，並利用引力透鏡觀測那些恰好在引力透鏡後面的遙遠天體，這樣我們就可以探測到比任何其他技術探測到的都更遙遠的宇宙。我們正是這樣發現迄今為止最遙遠的星系的：目前的記錄保持者EGSY8p7。如果沒有引力透鏡，它是無法被探測到的。
圖解 星系EGSY8p7
儘管第一個引力透鏡現象直到理論提出40年後才被發現，但它是一種現在觀測遙遠的（前景）星系和發現超遙遠的（背景）星系非常有效的方法。雖然這不是一種我們可以控制的技術——宇宙把引力透鏡放在那裡，我們唯一能做的就是觀察——那裡有大量的物質，只要我們使用正確波長和正確工具觀測更長的時間，我們就能發現宇宙中更遙遠的物體。
圖解 哈勃太空望遠鏡發現的極遠星系
更好的望遠鏡、更好的技術和更長的觀測時間都能幫助我們看到更遙遠的星體，但和宇宙級的放大鏡相比，我們的工具完全比不上愛因斯坦的廣義相對論的威力。宇宙的大質量和時空本身的性質，照亮了我們自己所不能及的宇宙遠方！
FY: 劃過時空的流星
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