1.5: 轻旅行时间的后果

Last updated

Nov 1, 2022
Page ID
202975
Save as PDF
- 1.4: 天文学中的数字
- 1.6: 宇宙之旅

$\newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} }$

$\newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$\newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$\newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$\newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$\newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$\newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$\newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$\newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

对于天文学家来说，光速是如此自然的距离单位还有另一个原因。关于宇宙的信息几乎完全通过各种形式的光传递给我们，所有这些光都以光速传播，也就是说，每年一光年。这为我们了解宇宙事件的速度设定了限制。如果一颗恒星在 100 光年之外，那么我们今晚从中看到的光在 100 年前就离开了那颗恒星，现在才到达我们附近。我们最快得知那颗恒星的任何变化是在事实 100 年之后。对于 500 光年之外的恒星来说，我们今晚探测到的光在 500 年前就离开了，传递着 500 年前的消息。

因为我们中的许多人已经习惯了来自互联网的即时新闻，所以有些人可能会觉得这令人沮丧。

“你的意思是，当我看见那颗星星时，” 你问，“再过500年我就不知道那里到底发生了什么？”

但这不是思考情况的最有用的方法。对于天文学家来说，现在是光照射到地球上的时候。在那颗恒星（或其他物体）的光线到达我们之前，我们无法对其一无所知。但是，起初看似极大的挫折感实际上是变相的巨大好处。如果天文学家真的想拼凑宇宙从一开始就发生的事情，他们必须找到关于过去每个时代（或时期）的证据。今天，我们在哪里可以找到数十亿年前发生的宇宙事件的证据？

光线到达的延迟为这个问题提供了答案。我们在太空中观察得越远，光线到达这里所需的时间就越长，它离开起源地的时间也越长。通过观察数十亿光年的太空，天文学家实际上看到了数十亿年的过去。通过这种方式，我们可以重建宇宙的历史，了解宇宙是如何随着时间的推移而演变的。

alt — 图 $\PageIndex{1}$ ：哈勃太空望远镜在环绕地球的轨道上显示，是太空中众多天文仪器之一。（来源：欧洲航天局对作品的修改）

这就是天文学家努力建造能够收集宇宙中越来越多微弱光线的望远镜的原因之一。我们收集的光越多，我们能观察到的物体就越微弱。平均而言，微弱的物体距离更远，因此可以告诉我们过去更深的时期。哈勃太空望远镜（图 $\PageIndex{1}$ ）和智利的超大型望远镜（你将在天文仪器章节中学习）等仪器为天文学家提供了比以往任何时候都更好的深空和深空视野。