为什么哈勃能看到几亿光年外，但却不知道附近有没有外星生命

这个问题涉及光学系统的极限角分辨率。我们可以用肉眼看到距离地球200多万光年的星系，但我们看不到距离我们只有一公里的蚂蚁，距离我们只有几千光年的系外行星，更不用说系外行星上是否有生命。

天文望远镜能看到多远的物体不仅取决于距离，还取决于其大小。虽然有些物体距离很远，但只要它们足够大，望远镜就能观测到它们。虽然有些物体距离很近，但它们太小，无法用望远镜分辨。

为了测量物体看起来有多大，需要引入视直径或分辨率角Δφ，如下图所示：

根据三角函数，可以得到以下关系：

结合距离和实际大小的因素，分辨率角度可以测量物体的大小。对于任何光学系统，如天文望远镜和眼睛，都有一个最小的分辨率角。一旦观察对象的分辨率角度小于此限制，光学系统将无法区分细节，并且观察对象将看起来仅是像素。根据瑞利准则，光学系统的极限分辨角取决于孔径：

在上式中，λ表示入射光的波长。

哈勃太空望远镜是一台光学望远镜。它在550nm波段是最灵敏的。主镜孔径为2.4米，因此哈勃望远镜可以分辨出1.6×10^-5度的最小角度，而人眼的极限通常为1角分（1/60度）。

尽管一些遥远的星系位于数亿甚至数百亿光年之外，但它们的大小可以达到数万至数十万光年，因此它们的视直径超过了哈勃的极限分辨率，哈勃完全有能力分辨它们。由于距离的关系，来自遥远星系的光线在到达地球时变得非常暗淡。哈勃望远镜需要长时间曝光才能看到它们。

另一方面，虽然系外行星距离地球不远，最近的邻居b距离我们只有4.2光年，但由于行星太小，它们的视直径远小于哈勃的最终分辨率角度，因此无法看到它们的细节。基于以上两个公式，从计算中可以看出，区分邻近恒星b所需的望远镜孔径（可能与地球大小差不多）将高达36.5米，远超哈勃望远镜的口径。只有未来口径为39.3米的西方帝国Max望远镜才能看到它。然而，由于系外行星的视直径太小，我们不能指望望远镜能看到像太阳系行星一样的系外行星。

如果系外行星上有生命，因为地外生命的大小远小于行星，通过光学望远镜观测就更不可能了，即使是西方帝国的巨型望远镜也无能为力。除非这些行星上生活着先进的外星文明，并且它们会发出足够能量的无线电波，否则人类就有可能使用射电望远镜探测外星文明的存在。

待续......

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