人类观测有红移现象的天体至少在十几亿光年外。如何知道这些天体“正在”发生什么？是否可能已经开始收缩？
2024-11-19 阅读 13
更新于 2024年11月21日
前提不对。能观测到红移现象的天体不会如题述地“至少在十几亿光年外”，太阳系内的天体可以靠常规多普勒效应让你测到红移。以当前技术，红移值 z 约 0.003 的天体的宇宙学红移与常规多普勒效应可能在同一数量级，z 在 0.01 以上的天体的大部分红移通常是宇宙学红移[1]。
设哈勃常数为 69.6 千米每秒每百万秒差距，z = 0.003 且全部来自宇宙学红移的假想天体到我们的同移距离约 4200 万光年（约 12.9 百万秒差距），光行时间约 4200 万儒略年[2]，退行速度约 900 千米每秒，这速度与银河系相对宇宙微波背景辐射静止系的估计速度（约 600 千米每秒）在同一个数量级。现实中，z = 0.003 的天体到我们的距离不能简单地估计为 4200 万光年。z = 0.01 且全部来自宇宙学红移的假想天体到我们的同移距离约 1.4 亿光年（约 43 百万秒差距），光行时间约 1.39 亿儒略年，退行速度约 3000 千米每秒。这比上面试算的 900 千米每秒大了许多。看起来，这问题想谈光锥、同时性什么的。那么，对于十几亿光年外“正在”发生的事，我们至少有以下几种方法去知道：
一、如果你相信超光速航行是可能的，那么我们可以设法将超光速航行所需的科学技术搞出来，迅速飞过去看一看。
我们现在还不知道因果律会怎么应对超光速。如果亚原子粒子可以利用虫洞之类超光速而更宏观的东西不可以，那么我们可以用亚原子粒子观测远方的东西，这似乎也将导致因果上的问题。二、如果你认为超光速航行是不可能的，那么我们可以设法将高亚光速航行所需的科学技术搞出来，不太迅速地飞过去看一看。
对于外界，这航行大概需要十几亿年或更久。对于高亚光速航行的当事人，这需要的时间可能会很短暂。如果航行工具上有高性能的天文观测设备，那么走到一半路程的时候，当事人就可能观测到出发时“正在”发生的一些现象了。三、如果你认为超光速航行和高亚光速航行都是不可能的，那么我们可以设法存活十几亿年，等着那边的光飞过来。
显然，这非常缓慢。而且，在十几亿年后看到了那里“当下”的现象，不能帮你排除“后来怎么样了、更远的地方怎么样了”之类问题。比起等更久，我们大概还是要在这段时间里开发各种航行手段。不过，能让我们存活十几亿年的技术大抵可以让我们活更久，开发航行手段也可能会变容易。读者亦可考虑更高精度地测量我们附近的时空。如果可观测宇宙的时空整体已转为收缩，那么我们或许能在实验室里测到一些波动什么的。
关于高亚光速飞行，以从地球前往比邻星 b 的旅行为例，路程约 4.24 光年，对速度 v=0.707c 的旅行者来说，体感时间约 4.24 年。这叫做等效光速飞行。
对速度 v=0.866c 的旅行者来说，体感时间约 2.12 年。对速度 v=0.999c 的旅行者来说，体感时间约 0.19 年，即约 69 天半。对速度 v=0.9999c 的旅行者来说，体感时间约 0.06 年，即约 22 天。目标距离十几亿光年，对寿命较短的旅行者来说，需要的速度更接近 c，飞船需要强固的防御手段来避免被沿途的星际物质等摧毁。
参考^https://skyserver.sdss.org/dr1/en/proj/advanced/hubble/redshifts.asp^计算所用的宇宙学计算器 https://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html
