罗马一定要一天建成的吗（罗马不是一天建成的）

透镜里的宇宙

罗马不是一天建成的，当然宇宙也不是。因此我们看到的早期宇宙，也许很大程度上是引力透镜夸大和扭曲后的样子。

这里的透镜不是指光学望远镜的镜头，而是爱因斯坦的“引力透镜”。光线经过大质量天体附近时，会发生弯曲。

1919年，爱丁顿就是在日食时观察太阳对星光的这种偏转作用，为广义相对论提供了实验证据。

当然引力透镜不像光学玻璃可以精心打磨，也不能仔细调整安装位置，所以就别挑剔成像的质量——更何况引力透镜现象是非常稀罕的。宇宙如此广大，地球、引力透镜、观测对象恰好三点一线的几率实在是太小了。从地球上观察邻近星系的恒星，大概100万颗里只有一颗会明显地被引力透镜放大。对于离我们非常非常远的类星体，这一比例通常被认为是千分之几。

类星体是一种非常古怪的天体。

它们在光学底片上的像与恒星非常相像，因此早先被当做普通的暗弱恒星。但是后来的观测表明，它们的红移很大，因而必定离地球非常远——几十乃至上百亿光年。这样远的距离上还能被看见的东西，显然不会是单颗恒星。它们体积很小、异常明亮。典型的描述是，一个体积不超过太阳系的家伙，亮度超过包含几千亿颗恒星的星系。作为对比，我们的银河系总共约有2000亿颗恒星。

由于搞不清楚这种极远、极小、极亮的东西究竟是什么，科学家干脆就管它叫“类似恒星的天体”，简称类星体。几十年来，科学家对类星体的本来面目提出了许多种猜测，其中俄罗斯科学家亚科夫的黑洞说目前比较流行。他认为，类星体是剧烈活动的星系核，那里有一个巨型超级黑洞，正在贪婪地吞食气体尘埃。物质跌入黑洞时释放引力能，发出强烈的光芒。通过类星体的亮度，可以判断中央黑洞的质量。

光传播的速度是有限的，

一个天体离我们多少光年远，我们看到的就是它多少年前的形象，观察遥远天体就是在观察宇宙的过去。美国的斯隆数字巡天计划不久前用2.5米望远镜发现了一些新的类星体。它们在短短几分钟的曝光时间内被一台不算大的望远镜捕捉到，这些类星体实在是格外明亮。从其亮度推算，一个这样的类星体包含着一个质量相当于30亿个太阳的黑洞，正在以每年吃掉100个太阳系的速度吞食物质。它们有着高达6的红移，因此我们接收到的光芒，显示的只是它们在宇宙大爆炸之后不足10亿年时的样子。于是麻烦就来了：那么幼小的宇宙，怎么会有这样巨大的黑洞形成，又有那么多物质供它们吞食?从现在的宇宙模型来看，这就像是在说我现在居住的这幢8层公寓楼是一天内造起来的。

美国哈佛一史密森天体物理研究所的威瑟和鲁勃在一定程度上减轻了宇宙学的这种困扰。最近，他们在英国《自然》杂志上撰文说，新发现的这批遥远类星体，可能有多达1/3是被引力透镜夸大过的：透镜使它们看上去亮度增加了10倍，甚至100倍。如果把这个因素考虑进去，那么这些类星体的实际亮度就低得多，所代表的黑洞自然也就大大缩水。一天搭起一间简陋的小棚屋并不困难，罗马不是一天建成的，宇宙也不是，这真是好极了。

听完了好消息，我们再来听一个坏消息。如果上述现象普遍存在，也就是说红移约为6的所有遥远类星体中都有1/3被引力透镜夸大，那也会给早期宇宙研究带来另一种麻烦。若不能正确地估计引力透镜对类星体观测结果的影响，研究者就会过高估计早期宇宙中类星体的数量和总辐射，这关系到宇宙间离散气体的温度和离子化等问题，直接影响我们对宇宙演化过程的推理。

要是我们真的像威瑟和鲁勃所估计的那样正隔着一大堆我们还不了解其构造分布的引力透镜来观察早期宇宙，那就意味着观测结果中的不确定性比想象中多得多。而对早期宇宙的研究，会变得更复杂一尽管本来就够困难的了。

为什么遥远类星体被引力透镜夸大的比例那么高?很容易想到的一个原因是，它们既然非常远，与地球之间的空间里天体很多，其中出现位置合适的天体的可能性也就更高。但这只是一部分原因，威瑟和鲁勃的看法是——引力透镜大大夸张了某些类星体的亮度，使得它们更容易被发现。我们的观测能力有限，最先发现的类星体有许多是经过透镜夸张的，也就不奇怪。

他们俩的观点是否正确呢?

也许我们很快就可以检验一下了——引力透镜的典型效果是对同一天体产生多个相隔很近的虚像。虽然斯隆数字巡天计划的望远镜不足以把这些类星体的虚像区分开来，其他大型地面望远镜和哈勃空间望远镜却是有可能的——据说相关的观测已经在着手准备了。