目前可測量的宇宙範圍已達到130億光年！
題圖：天鵝座。
這是輕鬆科普的第46篇文章
人類的好奇心永遠得不到滿足。了解了地球的形狀，還想知道更多的細節，比如，地球到底有多大？天上的行星距離地球有多遠？這些問題，乍一聽，好難。尤其在人類還不能飛離地球，沒有現今測量手段的年代，簡直是不可思議。
古人還是相當聰明的，他們只利用了一點點三角形的知識，就完成了這個任務。
我們先考慮一個簡單的任務。在河對面有一個物體（比如一座房子），我們需要在地圖上標出它的具體位置，但是有一條大河攔住了我們的去路。如果事先就知道房子跟我們的距離，我們也就不必渡過大河就可以完成任務了。
為此，我們可以利用一個簡單的三角形測量法。如圖所示，我們在河這邊畫一條基線，測量這個基線的長度AB。之後，我們再測量房子與點A和B之間連線和基線之間的夾角。利用三角形關係，就可以計算出房子離我們的距離。
三角形測量法示意圖
天空中那些遙遠的恆星距離我們實在太遠，無論在地球哪個地點觀測，幾乎看不到它們之間相對的變化。但是，對於那些距離我們較近的行星來說，情況就不同了。相對於這個不變的恆星背景，我們在地球上不同地方來觀察行星，它們在地球上的投影會有相對變化。而且我們可以驗證，這個變化距離越大，說明這個行星距離我們越近，反之，則越遠。
通過這個方法，對地球附近的行星測量還是較為準確的。可是，對於更遠的天體，想通過測量視差來確定其距離，就不太實際了，因為這個視差實在太小。
這樣最好的方法就是找到更長的基線。顯然，地球直徑已經不能滿足要求。19世紀的天文學家貝塞爾從地球圍繞太陽軌道的兩側觀察天鵝座61的恆星，這需要花費6個月的時間。這時候他以地球軌道直徑(3億千米)作為基線，居然觀察出天鵝座61的恆星存在著視差，他計算出天鵝座61的恆星距離地球居然有幾光年那麼遠。
天鵝座
人類的視野一下子就拓寬到了幾光年。
但是對於幾光年之外更遠的天體，以地球軌道直徑作為基線也幾乎觀測不到任何的視差，怎麼辦？
這也難不倒人類的探索。
在1784年的時候，人們就在仙王座發現有一顆星星，它的亮度隨著時間會周期性的變化。在中國古代，人們把這顆星稱作造父一，因此，後來就把這類星星稱作造父變星。
這種變星在大小麥哲倫星雲里非常常見，為利用造父變星測量天體提供了不可多得的手段。
南半球的夜空很是震撼，銀河系從西邊幾乎垂直升起，在銀河系右邊會隱約看到兩片雲朵，這兩片雲朵和其它雲朵不同，它的形狀永遠不變。
時間要倒推到1519年9月，麥哲倫船長在西班牙國王的支持下，開始了第一次環球航行。1520年10月的時候，麥哲倫在茫茫大海上航行，發現了這兩片特殊的雲，後來為了紀念麥哲倫，就把這兩片特殊的雲稱作大小麥哲倫星雲。現在我們知道，這兩片模糊的星雲其實是兩個星系。大麥哲倫星雲距離我們16萬光年。小麥哲倫星雲距離稍遠一點，為20萬光年。
南天銀河與大、小麥哲倫星雲
美國天文學家勒維特通過仔細研究，發現在大小麥哲倫星雲里有25顆造父變星。而且這些造父變星具有很好的變化規律，如果某一顆特別亮，它的光變周期就越長。把這25顆星星的平均光度和光變周期畫在一起，就得到了一條漂亮的直線，叫做周光關係。
我們看到的一個物體的亮度除了和它本身的絕對亮度有關外，還和它距離我們的遠近有關。所以只要知道了物體的絕對亮度和實際觀測亮度，我們就可以計算出物體的距離。
利用造父變星測距就是這個原理。我們首先利用造父變星的光度變化周期，利用周光關係，計算出它的絕對亮度，然後根據實測亮度，計算出它的距離。
通過造父變星，我們知道了大小麥哲倫星系距離我們16萬光年和20萬光年，這遠遠大於銀河系本身的大小。也就是說，這兩個星雲不屬於銀河系。這個概念一建立，立刻把人類的視野又大大地往前邁了一步。
根據造父變星測量距離也有一定的局限，一般可以來測量幾十萬光年的距離。當一個星系太過遙遠時，造父變星的光也很難以測量。這時候就需要更亮的物體。比如超新星就是一個不錯的選擇。利用超新星，可以測量大概800多萬光年。
對於更加遙遠的物體，測量光的亮度基本不在現實。人類必須利用新方法。
早在1842年的時候，多普勒就發現，當一個物體在運動時，它發射光波的波長就會變化。離我們遠處，光就會變得越來越紅，反之則越來越藍。在顯示中，我們可以體會到這一現象。比如當一輛汽笛長鳴的火車朝我們駛來時，會聽到汽笛越來越刺耳，這說明聲波的波長越來越短。當火車離我們而去時，汽笛聲音會變得越來越柔和。
測量光譜可比測量光的亮度容易多了。這時，人類的可測量空間越來越大，一下子可以擴展到百億光年。面對新的測量結果，人類目瞪口呆。人們發現，遠處的天體都具有紅移現象，這就是說他們都在離我們而去。最遠處的類星體，它離開我們的速度快達到了光速，簡直不可想像。
目前可測量的宇宙範圍達到130億光年！
最初人類認為宇宙僅僅是圍繞地球旋轉的一部分。後來發現這個範圍應該比較大，是圍繞太陽旋轉的那個部分。接著，發現銀河系實在大，足以支撐起宇宙這一概念。在後來發現，銀河系在宇宙中也是滄海一粟。宇宙具有如此廣袤的空間，對於這個概念的建立，人類不過百年的歷史。
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