天文望远镜之所以能看到数万光年外的天体，是因为它们实际上看到的是那些天体在很久以前发出的光。光速是宇宙中的最快速度，约为每秒299,792公里 。然而，即使是这样快的速度，光在真空中传播的距离仍然非常巨大。例如，大麦哲伦星云距离我们16万光年，仙女星系距离我们254万光年，哈勃望远镜还能看到百亿光年外的星系 。

这是因为，当我们说一个天体距离我们多少光年时，我们指的是光需要多少年才能从那个天体传播到我们所在的位置。例如，大麦哲伦星云距离我们16万光年，意味着那里的光需要16万年才能到达地球 。

因此，尽管光速是宇宙中的最快速度，但由于宇宙的广阔，即使是光速，也需要相当长的时间才能从遥远的天体传播到地球。这就是为什么我们可以使用天文望远镜看到数万光年甚至数十亿光年外的天体，因为我们看到的是那些天体在很久以前发出的光。

此外，天文望远镜的工作原理并不涉及任何形式的超光速运动。它们只是接收并解析从天体反射或发射的光信号，这些光信号在传播过程中受到各种因素的影响，包括大气扰动、星际尘埃等，这些都会导致我们看到的天体形象有所偏差 。

要搞清楚这个问题，我们要弄清楚人是如何看到东西。

人是如何看到东西的？

人之所以能够看到一样东西，是因为有光子进入了眼睛当中，而且还必须得是足够量的光子数。那这些光子咋来的呢？其实要么是这个东西本身发光，要么就是它能够反射光。我们白天能够看到各种事物，实际上就是因为这些事物反射了太阳光到我们的眼睛里。

而我们用望远镜来天体其实也是同样的动体，这个天体得有光子来地球，并且被你所用到的望远镜所接收才行。

所以，这就存在一个问题，那就是你所看到的其实都是过去，为什么这么说呢？因为光速是有上限速度的，这个速度是299,792,458m/s，所以光子到达你的眼睛时，其实已经过去了一些时间。就拿我们看到的太阳光来说，它就是8分17秒之前，从太阳表面辐射出来的。

就拿我们照镜子，镜子里的自己也不是现在的自己，而是过去的自己。

所以，在天文学上，我们常常使用“光年”这样的概念，其实这是一个距离单位而不是时间单位，这里指的是光跑一年的距离，这个距离是：9.46×10^12千米。

而我们的宇宙从大爆炸之初至今，已经有138亿年。所以，我们能看到几百万光年开外的天体辐射出来的光，并不是什么稀奇的事情。因此，这就是距离我们几百万光年的天体在几万年前发出来的光。这里多强调一句，光子的静止质量为零，所以，只要有没有被吸收或者遮挡，它就会一直跑，不会停下来。

可观测宇宙半径为什么是465亿光年？

其实稀奇的是，我们现在的可观测宇宙半径是465亿光年，也就是理论上我们能观测到的最大的尺度。照理说，其实应该是138亿光年才对，为什么凭空多出这么多。

这里其实就需要把宇宙膨胀考虑进入。话说138亿年前，发生了宇宙大爆炸，这也就是我们这个宇宙的起源，大爆炸之后，宇宙空间迅速的膨胀，而且这个膨胀一直持续至今。但是宇宙空间的膨胀其实很多人想象中的不太一样。它其实是一个等比例膨胀的过程，

如果我们把宇宙空间想象成一个面包，那这个面包就是等比例地在变大。

因此，如果考虑到宇宙空间的膨胀状态。你就会发现一个问题，有些光虽然是冲着地球方向跑过来，但是它所在的空间却在远离地球。这就好比有个人朝着你跑来，但是他脚下却是正在远离你的直行电梯，那么他朝着你的速度其实就是他的速度减去电梯的速度。同理，如果有光子朝着地球跑来，拿它的速度由于宇宙膨胀效应的存在，时间上是要打折扣的。

而且，我们要知道的是宇宙的有一些地方远离地球的速度其实已经超过了光速，这就意味着，这些地方的光我们永远也看不到了。而且宇宙在距今40亿年前，宇宙开始加速膨胀，这就意味着，会有越来越多的区域，是我们看不到的。

因此，其实在地球上能看到的宇宙是有限的，这也被我们叫做可观测宇宙。不过，这里要说回到宇宙大爆炸之初，一开始其实宇宙就像一锅粒子粥，光子在里面跌跌撞撞根本跑不出来。直到38万年后，光子才从中脱离出来，在宇宙当中穿行，因此从这个时刻算起，加上宇宙膨胀的效应，我们理论上可以看到的是半径为461亿光年的尺度。可能你要问，不是说好的465亿光年么？

实际上，我们并不是说完全看不到宇宙大爆炸之初到宇宙大爆炸之后38万年的景象。我们其实有另外的一种观测手段，那就是引力波。引力波并没有像光子那样，在前38万年内，没办法脱离出来。引力波的传播其实一开始就有。如果我们能够用灵敏的观测工具探测引力波，那其实理论上是可以通过引力波看到宇宙大爆炸前38万年前的景象。

如果把引力波的因素也考虑进去，这时候可观测宇宙的半径就可以达到465光年了。

所以，能够看到几百万光年的天体其实并不是什么稀奇的事情，如果有朝一日，我们能够看到超过半径为465亿光年的可观测宇宙，那才是稀奇的事情。

相对论表明，光在宇宙中的传播速度始终保持有限且恒定的光速，这个速度是宇宙中最快的局域速度。而天文望远镜能够观测到数百万光年之外的天体，那是因为宇宙的年龄远不止几百万年的时间。

位于数百万光之外的星系发出的光会以光速在宇宙中传播，它们经过数百万年之后将会抵达地球，天文望远镜或者人眼接收到这些光，自然就能观测到星系，例如，我们可以用肉眼直接看到位于两三百万光年之外的仙女座星系和三角座星系。

宇宙的存在时间长达上百亿年，星系早在几百万年就已经存在，所以数百万光年之外的星系所发出的光是有足够的时间来到地球上。一旦这些光到达地球，我们只要接收到光就能看到星系。但由于距离遥远，大部分河外星系发出的光到达地球上时已经非常暗淡，只有借助天文望远镜强大的聚光能力，才能观测到它们。

由于宇宙诞是在138亿年前形成，理论上，光在宇宙中的最远传播距离为138光年。迄今为止，天文学家已经观测到光行距离达到了134亿光年的星系（GN-z11）。

宇宙空间结构在持续膨胀，导致分布于空间中的不同星系互相远离。因此，有些遥远星系发出的光还没来得及到达地球，只有继续等待一定的时间，这些光才会走完路程抵达地球，所以我们在未来还会观测到更多未知的星系。

另外，当两个星系目前的距离大于140亿光年之时，由于空间膨胀过快，它们的退行速度就会超光速（与相对论所说的速度不矛盾）。因此，那些非常遥远星系发出的光永远也走不完去往地球的路程，所以它们永远也不会被我们观测到。

人类已知宇宙最快速度为光速，那为什么用天文望远镜可以看到几百万光年外的东西？

一直以来很多朋友都有一个先入为主的观就是“我们看到了什么景物”！其实我们眼睛看不到任何景物，而且也没有一种叫做“目光”的东西，只是光源照射到了物体上，从物体反射的光进入到我们的眼睛，再通过眼底的视网膜细胞转换成生物电信号，最终经过“脑补”我们看到了周围的世界万物！

因此当我们抬头看到遥远的宇宙另一端的星星时，却并不是我们看到了星星，而是星星发出的光线经过数百年甚至数千年的时间到达了地球，很凑巧被各位的眼球这个灵敏的“光学感应设备”给发现了，恭喜您，这是珍贵的另一端宇宙的光线专门为您准备的，您这会需要独享吗！那我闭上眼，让您享受一会！

其实我们看到数万光年或者数百万光年外的天体，与光速多少并没有直接关系，因为无论光的速度如何，只有它照射到了我们眼睛里我们才能感知到，但如果它没有照射到我们的眼睛里，那么它的速度再高又如何？

迄今为止，人类从可见光波段观测天体的极限是134亿光年，这表示我们的望远镜接收到的光子是从134亿年前出发的，经过134亿光年的距离，到达了望远镜后面的CCD上，多次碰撞感光原件后终于在上面留下了它的映像！但很抱歉，我们只能了解它在134亿年前的状况，也许它早已是一个“鬼影”，但我们也许看不到它死亡时的那一刹那发出耀眼的、能照亮半个宇宙的光芒！因为它需要超过数百亿年后才能到达地球，假如它现在已经超新星爆发！不也是134亿年吗？其实它早就因为宇宙膨胀跑到了更远的地方，因此数百亿年小意思，也许还要更久！

不过要提醒一下的是，能活过100多亿年的恒星估计是不会超新星爆发了，毕竟太阳的寿命也就100亿年，比太阳寿命更久的恒星比太阳小，因此那颗恒星如果现在已经死亡，那么超新星爆发也许我们还真可以看到！

上图是超级伽玛射线暴GRB 080319B留下的记录，它在距离75亿光年外的发生，但在可见光波段的星等上达到了5.8等，位于肉眼可见的下限6.0等以上，简单的说这是人类肉眼可见的最遥远的天文事件，但它在75亿年前发生！当然这并不需要惊讶，因为我们看到的阳光也是太阳8.33分钟以前发出的，想看到现场直播？很抱歉你只能搭乘帕克探测器前往亲自，因为没有直播信号比光快！

我们“看”物体只是一个单向的过程，天文望远镜和我们眼睛类似都可以接收电磁信号，只是我们的眼睛仅仅可以处理可见光波段电磁波。不管距离有多远，不管光速是不是299792.458 km/s ，只要那个位置的信号能被天文望远镜接收到，我们就能看的那个位置的信息。

光速

相对论让我们认识到信息传递的速度上限是光速，在宇宙中也有比光速还快的速度，比如可观测宇宙范围之外的空间膨胀速度和量子纠缠效应等，但是这些超光速现象都有一个共同点，那就是无法传递信息。

人类的视觉系统其实就是对可见光波段的电磁波信号的处理系统，我们之所以可以看见物体是因为进入我们眼睛的可见光携带有物体的信息。天文望远镜和人眼类似，只是它除了可以接收可见光波段的电磁波外，也有许多可以接收其他波段电磁波的天文望远镜，比如在观测重大天体事件时常用的X波段望远镜。

“看”与“接收”

在本题中，为什么天文望远镜会看到几百万光年外的东西？其实准确来说是接收到了百万光年外的电磁信号。在语言方面，“看”带有更多的主动性，而“接收”则体现了被动性，我们观察一个物体时，常常说“看Ta”，这种带有主动因素的词语，会带来一种心理暗示，而这种心理暗示误导了我们对于观察实际时实际物理过程的认识。

但是如果我们用“接收”反而会不符合语言习惯，比如，你看到了月亮，然后对同伴说“今天的月亮又大又圆，快接收它呀！”这样听起来岂不是很奇怪，虽然这样说很符合科学事实。如果要中和这种矛盾，你只要想到“看”就是接收电磁波的过程就可以了。

“看”到几百万光年外

能了解“看”的实际过程就很好理解题目的意思了，比如在距离地球一百万光年外的位置有一颗垂死的恒星，突发它发生了超新星爆炸，爆炸的过程与景象都搭载在电磁波上，并向四周以光速传播开来，带有超新星爆炸信息的电磁波传播了一百万年才到达地球，并被科学家用天文望远镜接收到，此时科学家就看到了一百万光年外发生在一百万年前的景象。

天文望远镜不仅能看到几百万光年外，一些大型的望远镜还可以看到上亿光年外，本质上来说，这只是一个接受电磁波的过程，不管多远，只要能收到信号，就相当于能看到它。不仅天文望远镜能看到百万光年外，我们人眼也可以，比如在晴朗夜晚仰望星空，看到的仙女座星系或者三角座星系，它们与地球的距离都在二百五十万光年之外，由它们发出的可见光依然可以被我们的眼睛接受到。

结语

不管距离有多远，不管光速是不是299792.458 km/s ，只要那个位置的信号能被天文望远镜接收到，我们就能看的那个位置的信息。

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