我們能看到非常遙遠的星系，為什麼看不清某個星球有沒有生命？

他是最受媒體歡迎的科學家，也是會寫詩的天文學家，儘管工作任務極為繁重，仍堅持以極大的熱情投身科學傳播，他就是張雙南。

我們特別收集整理了「悟空問答」上張雙南對部分提問的回答, 與您共享科學。本文為張雙南問答系列第八則。

張雙南

— 研究員 —

張雙南，科學院高能物理研究所研究員，科學院粒子天體物理重點實驗室主任。研究領域為黑洞、中子星、宇宙學和空間天文。天宮二號「天極」伽瑪射線暴偏振測量項目、「硬X射線調製望遠鏡」衛星項目以及若干大型國際合作空間天文項目首席科學家。

入選國家傑青、長江教授、「千人計劃」。獲「趙九章優秀中青年科學獎」、義大利Ferrara大學「哥白尼科學家獎」。

網友提問

我們能看到非常遙遠的星系，為什麼看不清某個星球有沒有生命？

類比一下的話，就像我們能夠「看到」遠處的山，但是「看不清」附近的樹上的螞蟻。這裡面有兩個概念，一個是「流強」，一個是「角解析度」。

我們要想「看到」某個物體，只要從那個物體的光線有足夠多的光子能夠進入我們的眼睛或者望遠鏡即可，「足夠」的含義是指信噪比，也就是接收到的光子的數量比背景的光子的數量高多少。比如在夜晚能夠看到星星，白天看不到，並不是因為夜晚星星更亮，而是因為夜晚的背景暗。但是在夜晚看到亮的星星也更容易，因為「流強」高，也就是單位時間內到我們的光子數多。

但是要想「看清」某個物體，首先必須「看到」它，然後還得有足夠的「角解析度」。角解析度就是對物體在我們視線方向的投影的分辯能力，比如一圈是360度，角解析度是一度的意思就是，如果兩個物體靠的太近了以至於在視線方向是在一度以內，我們就無法分辨了。我們眼睛的「近視」，就是對遠處的物體聚焦不好了導致的角解析度差，看起來模糊一片。而「遠視」恰好相反，是對近處的物體聚焦不好了導致的角解析度差，也是看起來模糊一片。天文望遠鏡都有角解析度的限制，比如哈勃望遠鏡的角解析度大約0.1角秒，1角秒就是1度的3600分之一，但是地面上特別好的可見光望遠鏡的角解析度是1角秒到幾角秒。

一個星系裡面有很多很多的恆星，也就是說星系發出的光的「流強」比裡面的一個恆星發出的光要強的太多了，所以我們能夠「看到」非常遙遠的星系，但是要想看到這些星系裡面的單個恆星的光就非常困難，實際上基本上不可能。因此我們就只能「看到」我們銀河系和非常緊鄰的星系裡面的恆星。

生命只能在恆星周圍的行星上，行星本身是不發光的，只能反射恆星的光，所以要暗的非常多，所以除了太陽系內的行星，其它的恆星的行星基本上都不能自己被「看到」。而行星上面的生命發出的光又比那個行星暗了很多很多倍，當然就更加無法「看到」了。

上面是從「流強」的角度回答的。從「角解析度」的角度，星系比行星大的太多，而恆星又比行星大得太多，生命就更加微不足道了。在可以預見的未來，人類的天文望遠鏡的角解析度根本不可能「看清」太陽系外任何其它行星，更不用說生命了。

張雙南問答

如果兩個光子相撞會出現什麼狀況？

一個恆星接近光速向地球運動，另一個接近光速離開地球，二者傳到地球的光速是一樣嗎？

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