科学|在距离地球2000多光年的位置，能看到秦始皇汉武帝吗？ |

秦始皇逝世于公元前210年，汉武帝逝世于公元前87年。秦始皇奠定了我国的大统一格局，以汉武帝为代表的汉朝造就了汉文化。中华文明源远流长，如果能一睹秦皇汉武的风姿，那该有多好。

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除了穿越时空，我们或许可以换一种途径，一睹秦皇汉武的风姿。
以空间换时间
我们能够看到这个世界，就是因为人眼接收到了物体反射过来的光。绝大多数物体都能够发射或者反射光，而人眼只能感知到其中的可见光。物体是否发光，通常是指能否发出可见光。
光在真空中每秒大约能够传播30万千米。光速虽快，然而光的传播速度是有限的。一个距离你10米远的人，你所看到的信息来自3000万分之一秒前。也就是说，我们当下看到的都是这个世界过去的样子。

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由于光速比较快，当距离比较近时，我们发现不了这种微小的差异。而当距离足够远时，这种差别就比较明显了。地日相距1.5亿公里，太阳光到达地球表面则需要8分多钟，换句话说，我们从地球上看到的是太阳8分钟之前的样子。

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利用哈勃望远镜，我们能够看到130多亿年前的宇宙。反过来，在远离地球的地方，你不仅能够看到你昨天和小伙伴踢足球的身影，或许还能够亲眼目睹2000多年前秦始皇祭天时的场景。至于秦始皇长什么样，由于是俯视，估计很难有机会看到。
这种方法可行吗？
这里存在两个问题，就是关于观测对象和观测工具的问题。一是2000多年前的光还能看得见吗？二是需要多大口径的望远镜？
在夜空中用肉眼所看到的星星基本上都是恒星，这些恒星之所以能被我们看到，就是因为它们亮度极高，且距离地球较近，大都距离地球不到1000光年。这些星光都来自很远的地方，来自很久很久之前。利用天文望远镜虽然可以看到更加遥远的恒星，但是像那种不发光的系外行星，现阶段用望远镜都难以看到，只能通过其他方式间接确认它的存在。

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如图所示， 1990年旅行者一号在距离地球64亿公里的地方给地球拍下了一张6小时以前的照片，地球在这张照片上就是1个亮点。
地球本身不发光，古代也没有灯，我们从太空中俯瞰地球，接收到的都是这些物体反射的太阳光。在这个过程中，如果天气非常晴朗，这些光进入太空时不会遇到多大阻碍。太空虽然空空荡荡，星际物质的分布极其稀疏，但光在太空中传播时还是会遇到阻碍，会被吸收和散射。随着传播距离变远，光的衰减程度也会逐渐变大。

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这2000多年前的光以地球为中心在宇宙内传播开来，理论上仍有一部分光子有机会传播到宇宙深处。在这个距离上，这些来自秦始皇时代的光已经极其微弱了，要想捕捉它们并形成影像，需要口径极大的望远镜。望远镜的口径（物镜的直径）越大，汇聚的光线也就越多，就能够看清更远更暗处的物体。

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【科学|在距离地球2000多光年的位置，能看到秦始皇汉武帝吗？】不管是人眼，还是望远镜，当被观测目标距离过远时，就分辨不清楚了。以人眼为例，当物体远离人眼时，在视野中就逐渐缩小成一个点，最终消失，这就是分辨能力受到了限制。要想使远处的物体看得更清楚，就需要提高分辨能力。分页标题
理论上放大倍数越高，就能看清更多细节。可我们并不能通过简单地提高望远镜的放大倍率来提高分辨能力，因为望远镜的分辨能力会受到光波衍射限制（有兴趣的可以去了解一下艾里斑），存在一个极限分辨率。我们通常以分辨角（物体两端引出的光线在视点处所形成的夹角）来描述这种极限分辨能力，这个最小夹角Δφ与望远镜的口径D和光的波长λ有关，即Δφ=1.22λ/D 。分辨角越小，分辨本领也就越强。受可见光波长的限制，要想提高望远镜的分辨能力，就只能提高望远镜物镜的口径。

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人眼的最小分辨角约为1角分。要想看到秦始皇，必须在2200光年（2200×9.46×10^15米）之外才行，且被观测目标的可分辨尺寸至少要达到10厘米。已知距离和目标物的尺寸，接下来利用反正切函数即可求出Δφ 。计算可知，此时望远镜的最小分辨角为4.8x10^-21度。
而可见光的波长在400~760纳米之间，取个550纳米的平均值，即5.5x10^-7米。计算可知，这个望远镜的口径将达到1.4×10^14米，即0.015光年，这大约是冥王星与太阳平均距离的24倍。

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要制造口径如此巨大的望远镜，就算耗尽太阳系内所有可用的资源也造不出来，更别提保证镜面的精度了。不仅制造是个难题，而且这么大口径的望远镜，工作时会产生海量的数据，需要极其强大的超级计算机才有能力处理。了解一下哈勃望远镜拍摄的照片是怎么清洗出来的，你就明白了。这样的计算机目前还造不出来，未来的超级量子计算机可能有能力胜任。
不过，我们或许可以借助引力透镜的帮助。强大的引力场能够使光线弯折，仿佛透镜一般，这样就能使用更小口径的望远镜达到更高的分辨率。

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对于射电望远镜而言，采用干涉测量法，仅用一定数量的小口径望远镜就能模拟出口径超级大的望远镜（拍摄黑洞照片时就应用了该技术）。可射电望远镜接收的是无线电信号，并不适合用来观察地球表面上的情况。要想看到秦始皇的身影，还得靠光学望远镜。光学望远镜虽然也可以采用干涉测量的方式提高分辨能力，但可见光的波长比无线电短很多，技术上实现起来也比较困难。
最大的一个难题
乘坐一艘宇宙飞船，前往2000多光年外的地方，只要掌握好位置节点和方向，理论上是有机会亲眼目睹秦皇汉武风采的。
可成也速度，败也速度，因为根据相对论，任何有质量物体的速度都不可能达到或者超越光速，那么短时间内跨越数千光年的距离才是最大的技术难题。
目前人类所发射的探测器的最快速度连光速的1‰都没达到，更别提接近光速。要想在宇宙中进行超光速旅行，必须使用全新的技术，比如利用空间曲率引擎超光速前行、利虫洞进行空间跳跃。然而这些都停留在幻想阶段，能不能实现，如何实现，还要打上一个大大的问号。

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如果拥有超光速技术，我们或许能够像看电影一样，一览地球的发展史，可目前看来这对于人类来说终究只是一个美好的梦想。不过遥远的外星球上可能存在高级智慧生命，它们或许正在注视着2000多年前的我们。
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