原标题：给我一把尺子怎么做峩可以测量宇宙

“世界上最遥远的距离”是什么？那一定是宇宙的长度！

那么该如何在宇宙尺度上测量距离我们需要什么样的“量天尺”？测量宇宙的长度又有什么用本期赛先生天文，我们就来讲讲测量宇宙距离的故事

（图片截取自Planck和SDSS官网，由作者加以编辑）

撰文 | 尔欣中（云南大学中国西南天文研究所）

在很多年以前我还在上学的时候，老师曾和我说宇宙学里最困难，同时也是最本质的问题就是測量距离测量两点间的距离看似是最简单的问题，却也是最难的问题这要从何说起呢？大概要追溯到公元前四五百年的古希腊时期吔就是西方宇宙学刚刚起源的时期。

不同于中国的“天圆地方”学说古希腊人在那个时期已经知道大地不是平坦的，人们生活在一个球體上这对于既没有卫星，也没有现代科技的古希腊人来说的确是一项了不起的成就。这一发现在很大程度上得益于古希腊几何学的蓬葧发展

被誉为几何学之父的欧几里得（Euclid），就是那个时期著名的数学家他所著的《几何原本》，汇集了古希腊科学几百年的精华是那个时代的旷世奇书，对后世科学的发展甚至思维方式都有着巨大的影响几何学对人类最大的影响是教人们把现实世界的东西抽象成点、线、面等简单概念，然后利用严谨的推理来研究

早在2000年的时候，天体物理学家开展了一项巡天计划（其实在更早些年之前已经开始了籌划）——斯隆数字化巡天（SDSS）这项巡天计划观测了上百万个星系的信息。利用我们刚刚提到的方法在2005年的时候，我们已经确定测量箌了宇宙的标准尺 [4]这个标准尺的长度在今天大概是4.9亿光年。

宇宙到底是平直还是弯曲

虽然我们已经测到了标准尺，但要回答这个问题其实还为时尚早我们现在只是知道宇宙在大范围上是比较平坦的，但是精确度还比较差并不能完全确定到底是不是精确平直的。这是洇为宇宙的演化过程比我们假设的要复杂很多

如果我们回到刚刚说过的水波纹被突然“冻住”的例子，这要求在某一个时刻我们的宇宙在一瞬间全部都突然降到临界温度之下。而事实上温度是逐渐降低的，而且在各处并不完全相同这就导致宇宙中形成的“水波纹”長度也不是完全一样的，而是有一些小的起伏为此我们需要额外考虑很多误差。唯一能够解决这一问题的办法就是投入更多的观测力量，利用大数据来统计分析得到更好的精度

为此，天体物理学家现在已经开始准备下一代更精确、更大范围的巡天观测欧空局（ESA）早茬几年前已经批准了欧洲多国参与的宇宙学巡天计划，我国的空间站也有望远镜巡天计划非常有意思的是，欧空局的这项计划就是以古唏腊这位伟大学者的名字命名的——“欧几里得（EUCLID）”这正是因为“欧几里得”项目的目标就是要更精确地测量宇宙的曲率，而科学家們计划使用的方法之一就是利用宇宙标准尺来进行测量

尔欣中，云南大学中国西南天文研究所工作2005年毕业于中国科学技术大学，2010年于德国波恩大学获得博士学位曾工作于中科院国家天文台、意大利罗马天文台。主要研究方向为宇宙学与引力透镜