現(xiàn)在的天文觀測技術,已經(jīng)能讓天文學家們觀測到幾千萬光年,甚至是上億光年以外的宇宙空間。
但有一點需要注意,那就是天文學家們看到的并不是此時此刻的宇宙深空,而是宇宙很久以前的樣子。為什么這樣說呢?我們能夠看到一件東西,是因為這件東西的光進入了我們的眼睛,而光的傳播是需要時間的,也就是每秒299792458米。以太陽為例,太陽光傳到地球大概需要8分鐘的時間,所以我們看到的太陽其實是8分鐘以前的太陽,換個說法,如果太陽在此時此刻熄滅,那么我們所見的太陽在8分鐘后才會熄滅。
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太陽距離我們是很近的,而在宇宙深空,其它天體與我們的距離是要以光年來計算的。
光年是一個長度單位,它表示光飛行一年所經(jīng)過的距離,約等于9.46萬億公里。在太陽系之外,距離我們最近的恒星就是比鄰星,它與我們的距離約為4.22光年,所以比鄰星的光傳入我們的眼睛就需要4.22年的時間,這意味著我們看到的比鄰星其實是4.22年以前的比鄰星。這其實是一件十分有趣的事情,這意味著我們可以通過遙遠的距離,穿越時間,看到歷史。
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在6500萬年以前,地球上生活著一種強大的生物,恐龍,那么恐龍到底長什么樣子呢?
由于我們只有恐龍的骨骼化石,所以迄今為止對于恐龍的真實樣貌,依舊存在爭論,那么如果我們飛到6500萬光年以外的地方,轉頭回望地球,是否能夠看到在地球上活躍著的恐龍呢?理論上這的確可以,但現(xiàn)實中卻難以辦到。首先一個問題是我們如何跑到6500萬光年以外去?現(xiàn)今人類能夠制造出的宇宙飛船,速度都十分緩慢,但這并不是問題的關鍵。
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關鍵是即便人類能夠造出光速飛船,等飛到6500萬光年以外,也已經(jīng)是6500萬年以后的事情了,那么看到的就還只是出發(fā)時的地球,而不是恐龍生活的時代。
不是說宇宙中存在著蟲洞,可以跨越時空嗎?蟲洞暫時只存在于理論中,現(xiàn)實中還沒有找到,就算有蟲洞,可以一瞬間把我們帶到6500萬光年之外,但要想看到地球上的恐龍,依舊是困難重重。現(xiàn)在人類雖然能看到遙遠宇宙深空中的天體,但都只是一個模糊的亮點,完全看不到細節(jié)。
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為什么看不到細節(jié)呢?因為分辨率不夠。
如果想要看清一個遙遠的物體,那么這個物體兩端與我們視線形成的夾角就必須要達到一個臨界值,如果達不到,那么我們看到的就只會是一個模糊的像素,而這個角就被稱為最小分辨角。最小分辨角很好計算,因為我們所在的位置可以視為三角形的一個頂點,觀測物體的直徑就是三角形的底邊,因為天文觀測的目標非常遠,所以我們與觀測目標的距離就近似于等腰三角形的兩條邊,三條邊的長度都知道了,就可以用三角函數(shù)計算出頂角的角度了,而這個頂角就是最小分辨角。
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知道了最小分辨角之后,用1.22倍的可見光波長除以最小分辨角,就能夠求出想要看清觀測目標所需的望遠鏡尺寸了。
根據(jù)這個公式進行計算,在6500萬光年之外,想要看清楚地球,望遠鏡的口徑至少要達到3000萬公里。地球的平均直徑為12742千米,這意味著這個望遠鏡的尺寸相當于數(shù)千個地球的直徑。先不要說無法造出這么大的望遠鏡,即便造出來了,也只能看清地球,想要看清地球上的恐龍,還差得遠呢。
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