圖片來源：NASA/JWST

過去的一兩周里，詹姆斯 · 韋布空間望遠鏡（James Webb Space Telescope，JWST）發布了一系列令人驚嘆的宇宙照片，讓公眾和科學家都領略了瑰麗的宇宙之美。像下面這樣的圖像，讓我們終于有機會看到超過 130 億年前的微弱的遙遠星系。

"SMACS 0723" 星系團深場圖像拍攝的曝光時間僅為 12.5 小時，拍到的是來自這一微弱星系在 130 億年前發出的光。

圖片來源：美國航空航天局（NASA）、歐洲航天局（ESA）、加拿大航天局（CSA）以及美國空間望遠鏡科學研究所（STScI）

現在，我們到達了一個最佳時機，可以退后一步欣賞我們通往宇宙深處的頭等艙門票以及這些圖像讓我們及時回顧過去的方式。

這些圖像還提出了一些有趣的問題，即宇宙的膨脹如何影響我們在宇宙尺度上計算距離的方式。

現代時間旅行

回顧過去可能聽起來像是一個奇怪的概念，但這是太空研究人員每天都在做的事情。

我們的宇宙為物理規則所約束，其中最著名的 " 規則 " 之一便是光速。當我們談論 " 光 " 的時候，我們實際上指的是整個電磁光譜中所有波長的光，它們以 30 萬千米 / 秒的速度在宇宙中傳播。

光傳播得如此之快，以至于在我們的日常生活中它幾乎是瞬間的，然而，就算光的速度如此驚人，穿越宇宙的任何地方它都仍然須要花費一些時間。

當你看月亮時，你看到的實際上是它 1.3 秒前的樣子，在時間上這只是不起眼的一瞥，但它仍然屬于過去。太陽光也是如此，只不過從太陽表面發出的光子在最終到達地球之前，要花費 8 分多鐘的時間。

我們所在的星系銀河系，橫跨了 10 萬多光年。韋布望遠鏡拍攝的船底座星云（Carina Nebula）圖像中，那些美麗的新生恒星距離我們 7500 光年，換句話說，我們所看到的圖中的這個星云，在時間上比人們認為的文字出現的最早時間，也就是古美索不達米亞發明文字的時間，還要早了大約 2000 年。

船底座星云是恒星的誕生地。

圖片來源：NASA、ESA、CSA 以及 STScI

每當我們離開地球時，我們都在及時地回顧宇宙過去發生的事情，這對天文學家來說是一種超能力，因為我們可以利用光穿越時間的長河，試圖將我們宇宙的奧秘拼湊在一起。

是什么讓韋布如此出類拔萃

天基望遠鏡可以讓我們看到某些無法穿過地球稠密大氣層的光，經過設計優化的哈勃空間望遠鏡（Hubble Space Telescope），可以同時使用電磁光譜的紫外線（UV）和可見光部分對太空進行觀測。

韋布望遠鏡旨在使用廣泛的紅外光，這是韋布可以比哈勃看到更早時間的一個關鍵原因。

哈勃和韋布使用的電磁波譜范圍。哈勃望遠鏡經過優化后，可以看到更短的波長，這兩個望遠鏡相輔相成，能讓我們更全面地了解宇宙。

圖片來源：NASA、J · 奧姆斯特德（STScI）

星系會發射一系列電磁波譜上不同波長的光，從伽馬射線到無線電波，以及介于兩者之間的所有波長。所有這些都為我們提供了有關星系中發生的不同物理學的重要信息。

當星系離我們比較近的時候，它們的光自發射以來并沒有太大變化，我們可以對這些范圍很廣的波長的光進行探測，以了解星系的內部發生了什么。

但是當星系距離我們非常遙遠時，我們就不再擁有這種奢侈了。正如我們現在所看到的，來自最遙遠星系的光由于宇宙的膨脹而被拉伸到更長和更紅的波長。

這意味著有一部分光在最初發射出來時對于人眼本來是可見的，但由于宇宙的膨脹，這些光在到達我們身邊時已經失去了能量，落在了電磁頻譜中一個完全不同的區域。這是一種稱為 " 宇宙學紅移 "（cosmological redshift）的現象。

這就是韋布真正厲害的地方。韋布望遠鏡可探測到范圍寬廣的紅外波長，這讓它能夠看到哈勃望遠鏡無法看到的星系。這一功能與韋布巨大的鏡面和出色的像素分辨率相結合，我們就擁有了宇宙中已知的最強時間機器。

光年不等于距離

使用韋布望遠鏡，我們將能夠捕捉到極其遙遠的星系，因為它們身處于大約 138 億年前的大爆炸之后僅 1 億年。

因此，我們將能夠看到 137 億年前的光，然而，你可能會被繞暈：這些星系如今到我們的實際距離并非 137 億光年，而是大約 460 億光年。

這種差異的存在完全是因為宇宙在不斷膨脹，同時這也使得在宇宙研究在非常大的尺度上變得很棘手。

宇宙正因一種叫做 " 暗能量 "（dark energy）的東西而膨脹。它被認為是一個普遍存在的恒量，在時空（space-time，我們宇宙的結構）的所有區域中都同樣起作用。

而宇宙膨脹得越大，暗能量對其膨脹的影響就越大，這就是為什么即使宇宙有 138 億年的歷史，它的直徑實際上已經達到了大約 930 億光年。

我們看不到暗能量在星系尺度（銀河系內）的影響，但我們可以在更大的宇宙距離上看到它。

坐下來享受

如今的我們生活在一個非凡的科技時代，就在 100 年前，人類甚至還不知道在銀河系之外還有別的星系。現在，科學家估計宇宙中存在數萬億個星系，我們的選擇是在太多了。

在可預見的未來，韋布望遠鏡每周都會帶我們穿越時空。