1
00:00:07,166 --> 00:00:10,034
光是我们所知道的传播速度最快的物质。

2
00:00:10,034 --> 00:00:13,013
正因为光如此之快的传播速度，
我们就用光走过的时间，

3
00:00:13,013 --> 00:00:16,321
来描述那些十分遥远的距离的。

4
00:00:16,321 --> 00:00:20,397
光在一年中传播的距离大概是六万亿英里，

5
00:00:20,397 --> 00:00:22,915
我们称这个距离为一光年。

6
00:00:22,915 --> 00:00:25,460
现在我们来举例说明一光年的距离究竟有多远。

7
00:00:25,460 --> 00:00:29,296
阿波罗宇航员用时四天登上了月球，

8
00:00:29,296 --> 00:00:32,376
而光从月亮到地球只需要一秒钟。

9
00:00:32,376 --> 00:00:34,738
另外，比邻星——离太阳系最近的恒星，

10
00:00:34,738 --> 00:00:39,731
离我们有4.24光年远。

11
00:00:39,731 --> 00:00:44,146
我们所在的银河系的直径大概是十万光年。

12
00:00:44,146 --> 00:00:46,402
离我们最近的星系，仙女座星系，

13
00:00:46,402 --> 00:00:49,907
离我们有250万光年。

14
00:00:49,907 --> 00:00:52,616
我们根本无法想象宇宙之大。

15
00:00:52,616 --> 00:00:57,329
但是，我们是如何知道恒星和星系的距离的呢？

16
00:00:57,329 --> 00:01:01,234
每当我们抬头看天空，
我们所见的只是一个二维平面视图。

17
00:01:01,234 --> 00:01:05,321
当你伸手指向某一颗星星时，
你无法得知这颗星星离你到底有多远。

18
00:01:05,321 --> 00:01:08,684
那么天体物理学家们如何得知距离呢？

19
00:01:08,684 --> 00:01:10,915
对于离我们比较近的星体，

20
00:01:10,915 --> 00:01:14,776
我们只需要用三角视差来估算距离。

21
00:01:14,776 --> 00:01:16,550
这个理论很简单。

22
00:01:16,550 --> 00:01:17,962
只需要做一个小实验就可以说明。

23
00:01:17,962 --> 00:01:21,289
伸出你的大拇指，然后闭上你的左眼。

24
00:01:21,289 --> 00:01:24,894
现在，闭上你的左眼，同时睁开你的右眼。

25
00:01:24,894 --> 00:01:26,882
你会发现你的大拇指好像移动了。

26
00:01:26,882 --> 00:01:31,069
但是相对遥远的背景里的物体却没有动。

27
00:01:31,069 --> 00:01:33,890
这个理论同样适用于看恒星的时候。

28
00:01:33,890 --> 00:01:38,075
但是恒星离我们的距离相比于
我们胳膊的长度不知道长了多少倍，

29
00:01:38,075 --> 00:01:39,926
而且相对来说，地球也不是很大的星体。

30
00:01:39,926 --> 00:01:43,079
所以即使你在赤道两边用不同的望远镜观测同一颗星体，

31
00:01:43,079 --> 00:01:45,902
你也很难看到这颗星体位置的移动。

32
00:01:45,902 --> 00:01:51,230
为了解决这个问题，
我们改为观察六个月内星体位置的移动。

33
00:01:51,230 --> 00:01:55,638
这个时间刚好是地球绕太阳轨道旋转半周的时间。

34
00:01:55,638 --> 00:01:58,809
我们在夏天观测恒星的相对位置，

35
00:01:58,809 --> 00:02:02,839
等到了冬天再观测时，就像我们在用另外一只眼睛看它。

36
00:02:02,839 --> 00:02:05,440
离我们近的恒星似乎移动了位置。

37
00:02:05,440 --> 00:02:08,327
而遥远距离的恒星和星系保持不动。

38
00:02:08,327 --> 00:02:13,090
但是此方法只适用于距离不超过几千光年的天体。

39
00:02:13,090 --> 00:02:15,782
在我们的星系之外，其他的天体如此之远，

40
00:02:15,782 --> 00:02:20,811
以至于视差太小了，
连最精密的仪器也无法测得。

41
00:02:20,811 --> 00:02:23,719
所以，我们必须找到别的办法。

42
00:02:23,719 --> 00:02:27,459
这个办法叫标准烛光法。

43
00:02:27,459 --> 00:02:30,799
标准烛光是天文学中

44
00:02:30,799 --> 00:02:34,377
已经知道光度的天体。

45
00:02:34,377 --> 00:02:37,434
打个比方，如果你知道你自家灯泡的亮度，

46
00:02:37,434 --> 00:02:40,809
然后你让别人拿着那只灯泡向远离你的方向走去。

47
00:02:40,809 --> 00:02:43,736
你知道你看到的灯泡的亮度

48
00:02:43,736 --> 00:02:47,153
是以他走的距离的平方在减弱的。

49
00:02:47,153 --> 00:02:49,588
所以通过比较你看到的灯泡的亮度

50
00:02:49,588 --> 00:02:51,932
和灯泡的原始亮度，

51
00:02:51,932 --> 00:02:55,034
你可以计算出他距你有多远。

52
00:02:55,034 --> 00:02:58,284
应用到天文学中，
你的灯泡就变成了一些特殊的天体

53
00:02:58,284 --> 00:03:00,791
——造父变星。

54
00:03:00,791 --> 00:03:03,028
这些星星的内部不是很稳定，

55
00:03:03,028 --> 00:03:06,997
就像一只一会儿鼓起来一会儿扁下去的气球。

56
00:03:06,997 --> 00:03:10,689
它们的亮度随着膨胀和收缩而变化。

57
00:03:10,689 --> 00:03:15,214
我们可以通过它们膨胀收缩的周期来计算它们的亮度。

58
00:03:15,214 --> 00:03:19,159
越亮的星星，这个周期越长。

59
00:03:19,159 --> 00:03:21,534
通过比较观测到的这些恒星的亮度

60
00:03:21,534 --> 00:03:24,450
和我们计算出来的它们原始的亮度，

61
00:03:24,450 --> 00:03:26,936
我们就可以知道它们距离我们有多远。

62
00:03:26,936 --> 00:03:30,245
可惜，这个方法也有它的局限性。

63
00:03:30,245 --> 00:03:34,796
用这个方法，我们只能测量到距离我们
不超过四千万光年的独立的恒星。

64
00:03:34,796 --> 00:03:37,893
超过这个距离的恒星会变得太模糊而无法分辨。

65
00:03:37,893 --> 00:03:41,085
不过幸运的是，我们还有另一种标准烛光。

66
00:03:41,085 --> 00:03:44,465
著名的Ia型超新星。

67
00:03:44,465 --> 00:03:49,747
超新星爆发，也就是巨型恒星爆炸，
是恒星死亡的方式之一。

68
00:03:49,747 --> 00:03:51,580
这些爆炸是非常亮的。

69
00:03:51,580 --> 00:03:54,512
它发生的时候可以照亮整个星系。

70
00:03:54,512 --> 00:03:57,701
所以即使我们无法分辨星系中独立的恒星，

71
00:03:57,701 --> 00:04:00,843
我们还是可以看到超新星爆发。

72
00:04:00,843 --> 00:04:05,011
Ia型超新星被证明是可用的标准烛光。

73
00:04:05,011 --> 00:04:08,638
本征亮度较亮的超新星，
其亮度衰减的速率较慢。

74
00:04:08,638 --> 00:04:10,925
凭借我们对超新星的

75
00:04:10,925 --> 00:04:13,143
亮度和衰减速率的关系的了解，

76
00:04:13,143 --> 00:04:15,562
我们可以用这些超新星来测量

77
00:04:15,562 --> 00:04:18,739
离我们几十亿光年远的天体。

78
00:04:18,739 --> 00:04:23,548
可是我们为什么要观测这么遥远的天体呢？

79
00:04:23,548 --> 00:04:26,662
回答这个问题要回到光的传播速度上。

80
00:04:26,662 --> 00:04:30,621
光从太阳传播到地球，需要八分钟，

81
00:04:30,621 --> 00:04:36,568
这就意味着，我们看到的太阳
是八分钟前太阳的样子。

82
00:04:36,568 --> 00:04:38,198
当我们看北斗星时，

83
00:04:38,198 --> 00:04:41,746
我们看到的是北斗星80年前的样子。

84
00:04:41,746 --> 00:04:43,434
那些朦胧的星系呢？

85
00:04:43,434 --> 00:04:45,681
它们距离我们数百万光年。

86
00:04:45,681 --> 00:04:49,388
来自它们的光需要传播数百万年才能到达地球。

87
00:04:49,388 --> 00:04:54,676
所以我们的宇宙从某种程度上来说
是一个内置时光机。

88
00:04:54,676 --> 00:04:59,248
我们看得越远，我们越接近宇宙刚开始的样子。

89
00:04:59,248 --> 00:05:02,297
天体物理学家们试图研究宇宙的历史

90
00:05:02,297 --> 00:05:06,055
来解答我们如何而来以及我们从哪里来。

91
00:05:06,055 --> 00:05:10,870
宇宙不断地以光的形式给我们发送信息，

92
00:05:10,870 --> 00:05:13,745
剩下的就等我们来解读。