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导读
宇宙诞生138亿年，是怎么测出来的？
本文是2020年11月29日观视频“答案”年终秀圆桌论坛“凝望地球——从宇宙的角度回望中国与世界”的嘉宾对话文稿系列第三集。
第一集见《中国芯片没有用？并不！一半政府单位已经用上了 | 科技袁人》
第二集见《美国：中国太小搞不了载人航天 中国：专治不服 | 科技袁人》
视频链接：
西瓜视频：
https://www.ixigua.com/6912360029811114500
本视频发布于2021年1月3日，播放量已超五百万
精彩呈现：
【第三集】
林宝军（中国科学院微小卫星创新研究院副院长、北斗三号卫星总设计师）：说到这我问两位科学家一个问题，刚才讲了这么多宇宙，刚才讲了现在咱认识到已经138亿光年了，那在138亿光年之外的宇宙是什么东西呢？大家有没有感兴趣想知道的？
蔡一夫（中国科学技术大学天文学系教授）：我来尝试着回答这个问题，这个问题我不会回答不知道。就是说事实上吴季老师的视频里面有一个一小段细节的描述，非常快的跳过去了，不知道在座的观众们有没有看清楚。他提到了说量子的这种通讯，它的检验事实上是一定程度上去推翻了爱因斯坦当年的一个质疑。
林宝军：贝尔不等式，对吧？
蔡一夫：对，他说埃塞它说我们所有的东西它传递是一个定义域的，我说得再通俗一点，就是咱们所有的东西好，不过光在宇宙学观测到目前为止，我们还没有特别涉及到量子测量，但是我们传统还是用于这种光的信息传递。
所以刚才林老师问到这个问题，我们已知宇宙现在的年龄是138亿年大约，那么如果说我们再往远看，事实上我们看到星空，比方说举个例子，看到一个星星它是10亿光年的，事实上我们看的并不是现在的星星，而是他在10亿年前的模样。
我们说138亿年的宇宙，其实也是看到了最早的光，最古老的光也就是宇宙微波背景辐射那个时候的模样。所以我想如果说我们再努力去往外去看的话，我们可以一点一点的去逼近，甚至说去突破宇宙大爆炸的创生，例如说去探测远处引力波，这是有可能的。
林宝军：我大概听懂了，我翻译一下是否给大家翻译一下，其实刚才说的138亿光年的宇宙是什么意思呢？比如我们眼睛往外看，这是一个光速，按照光速看极限，也就到138亿光年了。再往外是什么？有可能我们永远达不到，就像绝对零度之下达不到一样，是不是这个概念？是我们认知只能到，如果要超不过光速的话，我们认知也只有这个球里这么大，外面是什么肯定有东西，但是我们人类是看不到的。
蔡一夫：用现在的这种科学技术的范畴是看不到的。像我们奥林匹克精神说追求越快，越高越远是吧？事实上科学的追求也是一样，我们在通过去尝试一些用今天的物理规律做不到的事情，来推动科学的进一步的发展。
袁岚峰：我也来翻译一下，刚才有一点也是因为蔡老师提的这么一句，可能大家还是没有考虑到他为什么要强调那点。吴季老师那个片子里面说到他墨子号量子卫星做了一个量子纠缠的实验，他推翻爱因斯坦的什么呢，其实他并没有推翻相对论，很多人以为量子纠缠推翻相对论，千万没有，量子力学跟相对论是并不矛盾的，至少他没有推翻狭义相对论。
它实际上是说量子纠缠是这样一个现象，是说如果你制备的时候，这样的粒子是处于纠缠态的，然后你把他们分开任何远，他们还是可以住在纠缠态，然后你测量这个粒子，你会改变这个粒子。与此同时，另外一个粒子状态就改变了，不管他们相距多远，这个状态的同时改变这件事本身是同时发生的。
所以这个是超光速，它的速度是无穷大，如果你说你这个事情要有一个速度的话，它速度无穷大，它不但是超过光速，而且是超过任何速度，但是这个没有违反狭义相对论，因为它是不传递信息的。狭义相对论说的是如果一个事物要传信息，那么它不能超光速，但如果不传信息，那么很容易超过光速。
有一个大家在现在生活中很容易见到例子，拿一个手电筒往墙上照，那不是会有一个光柱对吧？有个影子在那，然后你可以会动手电筒，然后影子就跟你动，然后你挥的影的动作速度是正比于手电筒到墙的距离，距离可以任意长，所以只要你回家是手点头，影子可以飞快的动，那个速度很容易超过光速，但是这并不传递信息。所以这种事情是不违反相对论的，像这种不违反相对论的，超过光速的现象是很多的。
所以我想蔡老师刚才那个意思是说，我们现在有这些观测手段还都是在经典理学的范围内，或者说这种常规的没有用到量子现象的这种观测，所以像这样你就永远只能看到那138亿年，那是你的极限了。但是如果我们将来有可能用到一些带有量子纠缠的观测手段，原理上是有可能突破这些。
林宝军：我举个例子可能更容易理解，可能刚才大家讲的都太深了，比如说有哥俩，一个老大一个老二，老大在火星上，老二比如在地球上，不知道火星上是老大还是老二，现在不知道。但是只知道一个在地球上，一个在火星上。如果咱看到老的，我在地球上只要看到老大了，不用观测，在火星上的一定是老二，因为在地球上看到了判断老二其实不需要，光是我去看到他才知道，而是知道一个在地上一个在火星上，他两个关系可以认为是纠缠的关系，我看到老大了，瞬间就可以知道火星上是老二，但是在看到之前谁在地球上谁在火星上，不知道这么理解它就不是跟光是传播就没关系了，只要辨别一个，另一个自然就知道是怎么回事了，这就是这种纠缠关系，大家可能不理解，纠缠关系的时候可以这么理解，我不知道对不对。
袁岚峰：您这个比喻非常好，唯一的问题是在于您这个例子当中谁是老大、谁是老二，这是事前就确定的，然后把他分开，而量子的神奇之处，他事先是不确定的，然后把它们分开还是不确定的，只有当在做测量的时候，它才突然确定了，它确定这个粒子，同时又确定那个粒子。
所以经常有人说拿一个扑克牌做例子，或者拿一个左右两个手套做例子，这些例子都很好，但是这样的例子听多了，它会产生一个错觉，他会以为这样的一群没有任何特别之处了，实际上他真正的神奇之处是一切都不确定，等到你做测量的时候才确定。
所以量子学还是有很多非常有趣的地方，也欢迎大家多多的进入这个领域。其实我们前面既谈到了量子学也谈到了相对论，就是现在整个物理学的两个基础理论，这是一个很奇怪的现象，就是说基础理论为什么会有两个？如果他真的记住的话，他应该只有一个了。所以这是正说明这两个其实还都不够基础。
所以我想蔡老师他们做的工作的目标也是希望更多地把这些基础理论能够统一起来。
蔡一夫：对。
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背景简介：袁岚峰，中国科学技术大学化学博士，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员，科技与战略风云学会会长，“科技袁人”节目主讲人，安徽省科学技术协会常务委员，中国青少年新媒体协会常务理事，入选“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物，微博@中科大胡不归，知乎@袁岚峰（https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8）。
责任编辑：孙远
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