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宇宙才一百三十八億歲,為什麼能看到四百六十五億光年外:這個數字怎麼來的

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宇宙才一百三十八億歲,為什麼能看到四百六十五億光年外:這個數字怎麼來的

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先擺兩個數字。 可觀測宇宙的直徑,大約九百三十億光年;宇宙的年齡,大約一百三十八億年。 光速是宇宙裡的速度上限。如果宇宙只存在了一百三十八億年, 那麼光最遠也只能跑一百三十八億光年。 可我們看到的範圍,半徑就有四百六十五億光年。 不是有人算錯了,也不是光超速了。 膨脹的不是星系在空間裡跑,而是星系之間的空間本身在變多。 一束光朝我們飛來的這段時間裡,它已經走過的那段路,也在被拉長。 這一期我們從腳下出發,一層一層往外走。 每到一層,都會說清楚這個距離是怎麼量出來的—— 因為「宇宙有多大」這個問題真正的難點,從來不是想像,而是測量。 【最近的一層:往月球上打激光】 月面留著幾組角反射器,無論光從哪個方向來,都會原路反射回去。 測出往返時間,乘光速再除以二,誤差在幾厘米以內。 幾十年的連續測量還測出一件事:月球正在以每年約三點八厘米遠離地球。 代價是地球自轉在變慢,而珊瑚化石的生長紋能驗證這一點。 【一億五千萬公里:一個測了兩千多年的距離】 公元前三世紀就有人嘗試過,原理完全正確,但當時角度測量精度不夠,結果偏小了二十倍。 方法對,不等於結果對。 十八世紀改用金星凌日,歐洲各國向全球派出觀測隊,其中不少人死在路上。 今天這個數字靠雷達直接測。 【尺子接尺子:宇宙距離階梯】 視差有一個硬限制:距離越遠,偏移越小,超過一定距離就淹沒在測量誤差裡。 所以測量宇宙靠的不是一把尺子,而是一整套互相銜接的尺子。 視差校準造父變星,造父變星校準超新星,超新星再往更遠推。 每一級都架在上一級的校準上。 【往外走】 銀河系盤面直徑約十萬光年,太陽距中心約兩萬六千光年,繞一圈要兩億兩千萬年。 上一次太陽走到現在這個位置時,地球上還是三疊紀。 仙女座星系在二百五十萬光年外,是肉眼可見最遙遠的天體之一, 正以每秒約一百一十公里朝銀河系接近;兩者會不會併合還說不準——二零二五年的新研究估計,未來一百億年內併合的機率約為五成。 再往上是本星系群、室女座超星系團,以及二零一四年才劃出邊界的拉尼亞凱亞。 【邊界是什麼】 可觀測宇宙的邊界不是一堵牆,也不是宇宙的盡頭。 它是由光速和宇宙年齡共同決定的視界,而且以觀察者為中心。 就像海上的船,四面八方的地平線都是圓的,但船並不在海的中心。 至於視界之外有多大,誠實的回答是:我們不知道,而且可能永遠無法知道。 這不是技術不夠先進的問題,是物理定律劃下的邊界。 00:00 一個說不通的數字:九百三十億與一百三十八億 02:20 從月球到奧爾特雲:太陽系的尺度是怎麼量的 06:11 視差、造父變星與宇宙距離階梯 08:17 銀河系:十萬光年與中心那個黑洞 12:27 本星系群、拉尼亞凱亞與宇宙的網狀結構 14:21 最古老的光,以及未知的百分之九十五 17:50 邊界在哪裡,邊界之外還有什麼 26:51 回到那顆淡藍色的小點 — 洪荒檔案館 · 星海卷 上一期《巨石搬運》 下一期《姆大陸》:太平洋上是否曾經存在過一塊沉沒的大陸—— 這個說法從十九世紀流傳至今,而它的源頭可以追溯到一次具體的誤讀、一本具體的書。 本期涉及的數據來自公開發表的觀測結果。 這類數字會隨著新的觀測被修正,如果你在更晚的時間看到這期,某些數值可能已經變了。 【資料來源】 以下是與本期主題相關、可公開查證的文獻與資料,供延伸閱讀。它們並非旁白逐句的出處;片中的整理與推論由本頻道負責,不代表原作者的觀點。 片中畫面皆由 AI 生成,僅作示意,並非望遠鏡拍攝的天文影像或真實照片。 [月球:激光測距的方法] ・Murphy, T. W. Jr.(2013)〈Lunar laser ranging: the millimeter challenge〉,《Reports on Progress in Physics》76: 076901 https://arxiv.org/abs/1309.6294 [銀河系中心黑洞] ・Event Horizon Telescope Collaboration(2022)〈First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole in the Center of the Milky Way〉,《The Astrophysical Journal Letters》930, L12 https://iopscience.iop.org/article/10... [仙女座星系的併合機率] ・ESA/Hubble(2025)〈Hubble casts doubt on certainty of galactic collision〉(新聞稿 heic2508) https://esahubble.org/news/heic2508/ [拉尼亞凱亞超星系團] ・Tully, R. B. 等(2014)〈The Laniakea supercluster of galaxies〉,《Nature》513: 71–73 https://arxiv.org/abs/1409.0880 [宇宙年齡與組成] ・Planck Collaboration(2020)〈Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters〉,《Astronomy & Astrophysics》641, A6 https://arxiv.org/abs/1807.06209 ・ESA(2013)〈Planck reveals an almost perfect Universe〉(新聞稿) https://www.esa.int/Science_Explorati... [宇宙加速膨脹] ・Riess, A. G. 等(1998)〈Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant〉,《The Astronomical Journal》116: 1009–1038 https://arxiv.org/abs/astro-ph/9805201 ・Perlmutter, S. 等(1999)〈Measurements of Omega and Lambda from 42 High-Redshift Supernovae〉,《The Astrophysical Journal》517: 565–586 https://arxiv.org/abs/astro-ph/9812133 [哈勃定律] ・Hubble, E.(1929)〈A Relation Between Distance and Radial Velocity Among Extra-Galactic Nebulae〉,《Proceedings of the National Academy of Sciences》15(3): 168–173 https://doi.org/10.1073/pnas.15.3.168 [淡藍色小點] ・NASA/JPL〈Solar System Portrait – Earth as 'Pale Blue Dot'〉(PIA00452) https://www.jpl.nasa.gov/images/pia00...