宇宙有多大 我們只能觀測到多大

毫無疑問的是，我們無法知道宇宙有多大，因為我們只能觀測到這麼大範圍，宇宙有多大？就是我們所觀測到那麼大。我們來探討一下可觀測宇宙大小的問題。我們要再次強調一個物理學中最基本的結論即光速是恆定的，且是信息傳遞的快速度。我們在以後的章節中會看到，這個定律是人類星際旅行的最大障礙。在這裡，我們只考慮它對於天文觀測的影響。

光速有限意味著我們永遠不能實時觀察到宇宙另一處發生的事情。如果一個天體距離我們一光年，我們永遠只能看到它一年前的情景。換個角度說，當我們看向宇宙的深處，事實上我們也同時看向宇宙的過去。

而在大爆炸宇宙的框架下，儘管宇宙近乎無限，但可觀測的宇宙卻是有限的。根據今天測量的宇宙模型參數，宇宙的年齡大約是137億年。換句話說，望遠鏡接收到的光，最早來自於137億年前。如果有一束光在137億年間完全不受阻擋，沿著空間中的「直線」傳播，今天來到我們面前，它就攜帶著我們所能得到的最遠的信息。如果考慮到宇宙膨脹，這束光發出的地方已經離我們470億光年。也就是說，可觀測宇宙的極限，按照今天的宇宙尺度計是470億光年。

空間望遠鏡拍攝到的M58星系。

我們上面假設光的路線完全沒有受到阻擋，但在宇宙的早期，宇宙處於高溫、高密度狀態，大量的自由電子會散射光子，使得光線傳播並不有效，並且光線攜帶的信息在散射過程中也會很快喪失。到宇宙誕生40萬年後，由於宇宙溫度下降，自由電子被原子核俘獲，宇宙空間才透明起來。因此，我們能通過光線看到的宇宙，要比470億光年稍微小一些。我們能看到的最早的宇宙，來自宇宙誕生後的40萬年。

考慮到我們今天在宇宙中所處的位置並沒有什麼特別，我們應該從各個方向都能夠測量到這些來自宇宙早期的光線。這些光今天被稱作宇宙微波背景輻射，光子的能量主要處於微波波段(就差不多是微波爐熱飯的波段)。這些光子中攜帶了宇宙平坦程度，宇宙物質密度，暗物質，暗能量總量的信息，是今天宇宙學觀測的最重要對象。

1964年人類第一次觀測到宇宙微波背景輻射所用的望遠鏡。

既然我們幾乎已經看見了宇宙的盡頭，那麼是不是宇宙中一切的天體我們都找到了呢。答案是否定的。因為如果天體太暗了，我們就看不見了嘛。此外，如果天體太暗，拍不出有用的光譜，我們即使看到了它，也沒法知道它的距離。到2013年末，經過確認的最遠星系是哈勃望遠鏡CANDELS巡天中找到，通過地面的10米Keck望遠鏡光譜確認的星系z8_GND_5296，它的紅移是7.51，距離我們大約是290億光年，對應宇宙大爆炸後7億年。

那麼一個普通民用的望遠鏡能夠看到多遠呢?在遠離城市的郊區，無月的晴朗暗夜裡，用一般的10厘米級望遠鏡可以輕鬆看到梅西耶星表中所有的天體。這裡面最遠的星系之一M58，距離地球約6800萬光年。

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