凭直觉，我们都知道当我们看到一个物体的图像时，
天辰登录测速网址它可以是大而远的，也可以是小而近的。只有通过三维测量，我们才能真正知道事情的真相。但是膨胀的宇宙，因为距离随着时间的变化而变化，提出了一个独特的挑战:更遥远的物体存在于一个更小的宇宙中，承认一个更遥远的物体实际上比一个更近的、同样大小的物体看起来更大的可能性。这是真的吗?这就是Patreon的支持者Ken Blackman想知道的，他问道:
由于宇宙的膨胀，在我们看来，古代的星系比它们实际的要大吗?如果是，那么差多少?
你看得越远，同样大小的物体就会显得越小。但只有在某一点上，同样大小的物体会再次变大。这是一种反直觉但非常真实的现象背后的科学。
你是否曾经把两根手指凑近眼睛，看着身边的某个人，然后假装压扁他们的头?这个游戏是小孩子们长期以来的最爱，因为它的数学原理是角的大小。
不同于实体大小，实体大小是固定的，物体的角度大小可以通过移动来改变。一把12英寸(30厘米)长的尺子看起来和一把36英寸(90厘米)的尺子一样长，而36英寸(90厘米)的尺子要远三倍，这是透视的结果。同样的概念不仅适用于地球上的任何物体，也适用于宇宙中的任何地方。
任何东西的角度大小，从尺子到星系，都取决于物体的实际大小和它到我们的距离。
阳光作为距离的函数扩散的方式意味着离一个能量越远…[+]你是源，你拦截的能量随着距离的平方下降。这也说明了，天辰娱乐线路登录如果你从原始光源的角度来看这些方块，距离更远的更大的物体在天空中呈现出相同的角度大小。
你可能很天真地认为，你所感知到的物体的大小仅仅取决于它的实际大小和它与你之间的距离。如果你把一个对象如满月,占用0.5°的天空在当前距离~ 380000公里,一千年移动它,百万,甚至十亿倍远,需要一千,一百万,或十亿目前的角的大小。
如果我们的宇宙是静态的、空间平坦的、不随时间进化的，这将是正确的。但这种描述根本不符合我们的宇宙。恰恰相反，宇宙本身在膨胀，而且膨胀的速度是随时间而变化的。如果我们想知道角的大小实际上是如何作为距离的函数的，我们的原始近似只在小尺度上起作用:在那里宇宙膨胀和进化可以被忽略。
可观测宇宙的大小/尺度与宇宙时间流逝的关系图。这是……[+]以日志-日志的形式显示，并确定了几个主要的大小/时间里程碑。注意早期的以辐射为主导的时代，最近的以物质为主导的时代，以及现在和未来的指数膨胀时代。
但是宇宙本身正在膨胀。在早期，辐射是主要因素，随着体积的增大和辐射波长的延长，能量密度下降。最终，辐射密度下降到物质密度以下(注意上图中直线斜率的变化)，宇宙成为物质主宰，物质密度只受宇宙体积增长的影响。
最后，大约在60亿年前，暗能量的影响开始主导物质的影响，因为无论宇宙膨胀与否，暗能量都保持恒定的能量密度。广泛的证据支持这一宇宙图景，但这种不断变化的膨胀率不仅影响到各种物体离我们有多远，而且还影响到它们看起来有多大——以角度大小而言。
测量巨大宇宙距离的两种最成功的方法都是基于…[+]视亮度(L)或视角尺寸(R)，两者均可直接观测到。如果我们能够理解这些物体的内在物理属性，我们就可以用它们作为标准的蜡烛(L)或标准的尺子(R)来确定宇宙是如何膨胀的，以及它是由什么组成的，在它的宇宙历史中。
想象一下，你所看到的物体仅仅是由两盏灯组成的:一盏在另一根看不见的杆子的两端。如果你的宇宙是平的，不变的，你看到那两束光之间的角度将直接与它们之间的距离和它们到你的距离有关。它是简单的几何图形;仅此而已。
但是，如果你的宇宙在形状和大小上随着时间的推移而进化——我们不断膨胀的宇宙由辐射、物质和暗能量组成——你也必须考虑到这一点。你必须观察单个光子所遵循的路径，并记住这个非常重要的谜题:同样大小的物体，数十亿年前，在宇宙规模中所占的比例比同一物体在后来所占的比例要大。
宇宙的预期命运(前三张图)都对应着一个宇宙，在那里……[+]物质和能量与初始膨胀率作斗争。在我们观测到的宇宙中，宇宙加速是由某种暗能量引起的，而这种暗能量至今仍无法解释。所有这些宇宙都由弗里德曼方程支配，该方程将宇宙的膨胀与宇宙中存在的各种物质和能量联系起来。注意在一个暗能量的宇宙中(下图)，膨胀率在60亿年前发生了艰难的转变。
如果我们所拥有的是一个静态的宇宙，那么物体的角度尺度会随着你走得越远而逐渐变小，而这正是你天真地期望的。
如果我们有一个膨胀的宇宙，里面只有物质，那么角度尺度就会以一种不同的方式变得越来越小，但是你看得越远，同样大小的物体看起来总是比同样物体的近距离版本要小。
但我们实际拥有的是一个充满暗能量的宇宙，角度尺度做了一些非常不同的事情。你看得越远，同样大小的物体看起来越来越小，但只是在一点上。超过这个点之后，这个物体会再次变大。
你可能会认为，当你观察宇宙的深视野时(如上图所示的哈勃XDF部分)，最小的星系也会是最遥远的星系。如果你有一个和我们银河系一样大的星系——直径大约10万光年——它离我们越远，看起来就越小。
在某种程度上这是正确的。在我们的暗能量主导的宇宙中，如果你把银河系和仙女座星系放在相同的距离上:大约250万光年，那么银河系在天空中占据的角度将略高于2度。它离得越远，看起来就越小，最小的尺寸只有3.6弧秒，也就是0.001度左右。
这个最小角度相当于146亿光年的距离。但我们可观测到的宇宙比这更远:各个方向约460亿光年。
距离/红移关系，包括所有最远的物体，从他们的类型Ia…[+]超新星。这些数据强烈支持宇宙加速，尽管现在存在其他数据。超过4.5 Gpc(约等于146亿光年)的距离，物体的角度就会增加，而不是增加。
我们可以选择用天文学家的方式来思考宇宙:注意天空，天辰测速网址无论我们向后看多远，总是有相同的方位角来覆盖它。然而，这种角度尺度所对应的物理尺寸会随着距离的变化而变化。
一个典型的小角度标度是1角秒(1")，即1度的1/3600。一弧秒代表地球与太阳的距离，如果我们站在一秒(约3.26光年)以外，就能看到地球与太阳的距离。但是当我们谈论宇宙可观测物时，我们不是直接测量距离，而是红移，这是我们从所有原子和离子的普遍谱线的移动中得到的。
随着距离越来越远，我们看到越来越多的秒差距(最大约为8700秒)适合1英寸，最大的红移约为1.5光年，也就是大约146亿光年。超过这个距离，同样大小的物体实际上会占据更大的角度。
我们看得越远，与同一角度对应的物理距离就越大……[+] 1弧秒刻度。超过4.5 Gpc(146亿光年)，即z=1.5的红移(大致对应暗能量支配的开始)，同样大小的物体再次对应着越来越大的角尺度。
这说明了一个非常奇怪的现象,天文学家们非常有用:如果你可以建立一个天文台,以高分辨率图像146亿光年远的星系的红移(z = 1.5),那么它可以甚至任何宇宙中星系的更高分辨率的图像。
LUVOIR是NASA天体物理学旗舰项目21世纪30年代4个最终入围项目中最具雄心的一个，它计划在太空中建立一个直径为15米的主镜天文台。有了这样的能量，它可以达到大约10毫弧秒的角分辨率，这与最小的物理尺寸在300到400光年之间是一致的。
这意味着，如果我们建造了这个望远镜，我们就能够分辨出宇宙中每一个星系的单个星团和恒星形成区域。
哈勃望远镜观测到的一个遥远的恒星形成星系(L)的模拟图像，与哈勃望远镜观测到的…+ 10-15米级别的望远镜，如LUVOIR，可以观测同一个星系(R)。这样一个天文台的天文能力是其他任何东西都无法比拟的:无论是在地球上还是在太空中。LUVOIR，正如所提议的，可以为宇宙中的每个星系解决300 ~ 400光年大小的结构。
如果你想知道一个物体在膨胀的宇宙中到底有多大，你不仅需要知道它的物理大小，还要知道宇宙随时间如何膨胀的物理学原理。宇宙中我们有——暗能量组成的68%,暗物质占27%,5%正常物质和辐射约0.01%——你可以确定对象将出现小的就越远,但随后的物理宇宙膨胀放大他们再次你看起来越远。
你可能会惊讶地发现，我们观测过的最远的星系，GN-z11，天辰登录测速实际上是距离我们只有一半距离的类似大小星系的两倍。我们看得越远，超过一个特定的临界距离，物体看起来就越大。即使没有引力透镜效应，膨胀的宇宙本身也会使超遥远的星系在我们眼中显得更大。