若一顆星的星光走到你眼中需要100年時(shí)間，那么這顆星就在100光年之外，因?yàn)楣馑偈呛愣ǖ?。但若一個(gè)星系的光線走到你眼中用了1億年時(shí)間，那么你看到的就不是一個(gè)1億光年之外的星系了——它實(shí)際上比這還要遠(yuǎn)得多！原因是，在最大的宇宙尺度層面——物體不再被引力束縛下形成星系、星群和星團(tuán)——宇宙是在不斷膨脹的。也就是說(shuō)，一個(gè)遙遠(yuǎn)星系的光子進(jìn)入你的眼中所經(jīng)過(guò)的距離越長(zhǎng)，那么不但該星系距你就更遠(yuǎn)，而且這個(gè)距離還大于所對(duì)應(yīng)的光年數(shù)。
這就是宇宙紅移效應(yīng)。由于光在發(fā)射過(guò)程中會(huì)釋放特定能量，因此具有某種特定的波長(zhǎng)，我們完全可以認(rèn)為，它可以以同一波長(zhǎng)抵達(dá)目的地。如果宇宙結(jié)構(gòu)既不膨脹也不收縮，而是恒定不變的，那么，這一波長(zhǎng)也不會(huì)改變。但如果宇宙正在膨脹，那么這個(gè)空間結(jié)構(gòu)就是不斷延展的（如上文視頻所示），這樣一來(lái)，上述光線的波長(zhǎng)就會(huì)變長(zhǎng)。
一個(gè)遙遠(yuǎn)宇宙光源的紅移度讓我們得以一窺該光線從離開(kāi)光源到被我們觀測(cè)到的時(shí)間內(nèi)，宇宙膨脹了多少。通過(guò)對(duì)距離各不相同的大量光源進(jìn)行觀測(cè)，找出它們的紅移度，隨后測(cè)出其固有大小與視大小之比，或是故有亮度和視亮度之比，我們可以以此重構(gòu)宇宙的整個(gè)膨脹史。
·27%的暗物質(zhì)
·4.9%的普通物質(zhì)（質(zhì)子、中子和電子）
·0.1%的中微子和反中微子
·約0.008%的光子
·絕對(duì)的空無(wú)一物，沒(méi)有曲率，沒(méi)有宇宙弦，沒(méi)有疇壁，沒(méi)有宇宙紋理，等等。
然而，一旦我們知道宇宙的構(gòu)成如此精確，我們就可以將其應(yīng)用到（根據(jù)愛(ài)因斯坦相對(duì)論的）萬(wàn)有引力定律上，并預(yù)知宇宙的未來(lái)命運(yùn)。當(dāng)我們首次將其應(yīng)用到由暗物質(zhì)主宰的宇宙時(shí)，我們的發(fā)現(xiàn)頗有些駭人聽(tīng)聞。
圖為”大天文臺(tái)宇宙起源深空巡天觀測(cè)“（GOODS）中的北天區(qū)，其中包含人們有史以來(lái)所觀測(cè)到的最遙遠(yuǎn)的一些星系，其中很多我們都已經(jīng)無(wú)法企及。
首先，這意味著，與我們不存在引力束縛的所有星系終將從我們的視線中消失。隨著宇宙在沒(méi)有引力或其他任何力制衡的情況下不停地膨脹、膨脹、再膨脹，這些星系會(huì)不斷加速離我們遠(yuǎn)去。久而久之，一個(gè)星系就會(huì)離我們?cè)絹?lái)越遠(yuǎn)，也就是說(shuō)，該星系與我們之間的空間將越來(lái)越大。但由于這一空間持續(xù)以一定的非遞減的速度膨脹，星系看上去就是因?yàn)榭臻g的膨脹而在加速遠(yuǎn)離我們。事實(shí)上，我們和那個(gè)星系都并不是在多么快速地移動(dòng)，而是我們之間的空間持續(xù)擴(kuò)張，導(dǎo)致那個(gè)星系在我們視線中越來(lái)越小。
但它還會(huì)不可避免地導(dǎo)致一個(gè)更令人不安的結(jié)果。它意味著，在某個(gè)特定的關(guān)鍵距離之外，由于宇宙結(jié)構(gòu)本身的膨脹，不論是離開(kāi)我們星系前往某個(gè)遙遠(yuǎn)星系的光子，還是從某個(gè)遙遠(yuǎn)星系朝我們的方向飛來(lái)的光子，都永遠(yuǎn)不會(huì)抵達(dá)目的地了。宇宙的膨脹速率如此之大，以至于遙遠(yuǎn)星系將變得無(wú)法企及，哪怕我們以光速向它們行進(jìn)！
目前，這一距離“僅”為150億光年之外?？紤]到可觀測(cè)宇宙的半徑約為460億光年，并假設(shè)太空中所有區(qū)域均包含相同數(shù)量的星系，那么這就意味著，就算我們今天就出發(fā)，并以光速行進(jìn)，那么目前宇宙星系總量中也只有約3%是我們可以到達(dá)的。
這意味著，平均每過(guò)一秒鐘就有2萬(wàn)顆星星離開(kāi)我們可以企及的范圍之內(nèi)。它們?cè)谝幻腌娗鞍l(fā)出的光線有一天也許能抵達(dá)地球，但這一秒的光線就再也到不了我們這兒了。這事令人不安，也催人清醒，不過(guò)我們也可以用一種更加樂(lè)觀的方式來(lái)看待它：這是宇宙在提醒我們，每一秒是多么珍貴。這是宇宙在告訴我們，若真想跑出“本地”——跑出由引力束縛在一起的仙女座、銀河系和大約50個(gè)小型衛(wèi)星星系組成的天體集合，那么每一秒鐘的延遲都是又一個(gè)機(jī)會(huì)的流逝。
對(duì)于可觀測(cè)宇宙中97%的星系，我們已經(jīng)無(wú)法企及了，但那仍然夠得著的3%還是留給了我們數(shù)以億計(jì)的選項(xiàng)。能不能探索這些星系就看我們的作為了，趕早不趕晚。
譯 雁行 校 俆笑音
