提問：假如未來，人類遇到了必須這麽做的情況下，且不惜一切代價，運用一切科技解決了面臨的所有問題，建成了這個可以正常使用的超級望遠鏡，假如地球依然正常運轉，人類有可能“望”穿宇宙嗎？能否洞悉宇宙的奧秘？

答案是——

不行。

射電望遠鏡精度比光學望遠鏡低多了，足足低了2000~2000萬倍。

即便是地球大小的射電望遠鏡，能看清一個人的最遠距離也僅僅只有110萬公裏，僅相當于地球軌道半徑的1/135，月球軌道的3倍。

你要“看穿”可觀測宇宙，只要求看清太陽直徑那麽大的範圍，都需要3000萬倍地球大小的射電望遠鏡。

看清地球直徑的範圍，則足足需要33億倍地球大小，相當于4.5光年。

要在宇宙邊緣看清楚一個人，則需要用450個銀河系來打造這個超級射電望遠鏡。

若要看清0.5mm的圓珠筆芯，需要把我們整個可觀測宇宙，做成一個超級射電望遠鏡。

以下是分析和計算過程：

望遠鏡的分辨率，由瑞利判據所決定。

很多人應該都有這樣的經驗，當用不同形狀的小孔對著光源，把光斑照射在牆壁上，孔越小，光斑的形狀也就越模糊。

如果點變得更小，就會形成明暗相間的光斑，這便是愛裏斑。

人在分辨足夠小的物體時，本質上相當于分辨相鄰的點光源。

兩個過于靠近的點光源，會因爲衍射圖像互相重疊而不可分辨。

在光學中，把恰好能分辨的度數稱爲瑞利判據。

其公式爲：

θ爲角分辨度（這裏的單位是弧度rad），λ爲光線的波長，D爲孔徑大小。

由于角分辨度反應的是所能觀察到的最小精度，因此越小越好。

系數 1.22 通過愛裏斑第一個暗圓環的位置計算得出。

這個數字更准確地說是 1.21966989……它是通過第一類貝塞爾函數一階計算而來。

這個公式告訴我們，光波長越短，孔徑越大，才有越高的角分辨度。

瑞利判據公式適用于任何光學系統，當然包括我們的眼睛，光學望遠鏡，以及射電望遠鏡。

對于光學望遠鏡來說，由于可見光的平均波長爲550nm。

天文望遠鏡中，一般用角秒表示。

1度=60角分=3600角秒，半圓周等于648000角秒。

1rad=180°/π=648000″/π

主鏡直徑用 L 表示，單位爲厘米。

因此，把弧度轉變成角秒則爲：

考慮到觀察時的主要可見光，可能存在一定範圍變化，天文望遠鏡角分辨度的典型值爲：

13/L~14/L

可以看出，天文望遠鏡的分辨率只和它的口徑有關，這是因爲口徑越大所能收集的光越多，成像質量也就越好。放大倍數並不影響分辨率，但放大倍數上限被口徑大小所限制。

對于一個口徑200cm的天文望遠鏡來說，觀察月球距離（38萬公裏），得到的分辨精度爲：

所以，人類用大型天文望遠鏡觀察月球的時候，分辨精度通常在100~200m，最多只能看到山和隕石坑，網上流傳的一些所謂外星人影像，一眼假的根本原因便在這裏。

目前人類通過探測器到達月球軌道，也才僅僅能得到數米精度的影像，連個人影都看不清的。

要達到所謂望穿宇宙，你至少要達到1米的精度，才能大約看出個人影吧？

那麽，地球這麽大的光學望遠鏡（口徑爲12742km），看1米的精度，可以看到多遠呢？

容易計算出，這個距離爲

L=20217124661794m

也即20.2億千米。

而日地平均距離1.496億千米（1個天文單位），相當于13.5個天文單位。

土星軌道9個天文單位，天王星軌道19個天文單位。

也就是說，地球這麽大的光學天文望遠鏡，要看到1米精度，也僅僅只能看到土星和天王星之間。對于天文尺度來說，距離其實相當有限。

然而剛才討論的僅僅是光學天文望遠鏡，對于射電望遠鏡來說，分辨精度還更低。

無論光學望遠鏡也好，射電望遠鏡也罷，它的原理本質上都是對光子進行收集成像。

只不過光學望遠鏡所用的光是可見光範圍，射電望遠鏡所用的光是無線電波範圍。

射電望遠鏡所用波長範圍通常爲1mm~10m，最小波長也是可見光波長的2000倍左右。

由于角分辨度的大小與波長成正比，因此要達到和光學望遠鏡相同的精度，射電望遠鏡口徑就需要至少增大2000倍。

考慮到射電望遠鏡的不同用處，觀察時需要不同電磁波，就注定了一些射電望遠鏡的精度比較低，最高需要口徑增加2000萬倍以上，才能相當于光學望遠鏡的精度。

氫原子占宇宙的90%以上，宇宙中分布中大量的星雲，這些星雲發射的電磁波頻率1.4GHz，要“看穿”宇宙，不看這些星雲完全過不去。這大約相當于0.21m波長的電磁波。也大約需要增加40萬倍口徑，才能相當于光學望遠鏡的精度。

單純從數據上，我們就可以看出射電望遠鏡的精度有多低了！

最後我們再對比一下，射電望遠鏡的分辨率有多垃呢？

人的正常瞳孔直徑，通常在2~4毫米左右，夜間會稍大一些，可以達到5~7mm。人眼角分辨度大約相當于哈勃（口徑240cm）的1/500。然而人眼的角分辨度卻相當于1.4GHz射電望遠鏡2000米口徑。

世界最大射電望遠鏡中國天眼FAST，口徑500米，在脈沖星觀察上非常的牛，然而角分辨度僅僅只有人眼的1/4。（當然，這本身是光波長所限制，並不是說人眼牛或者FAST不行。如果人眼能看到1.4GHz電磁波，那反而只有FAST精度的10萬分之一了。）

天眼的角分辨度並不高，重點在于看到人眼所不能。在宇宙起源、天體結構、極端環境物質規律的觀察發揮著無比重要的作用。

單純爲了看得遠的話，需要依賴的還是射電望遠鏡矩陣——甚長基線陣列（VLBA)。

所謂甚長基線陣列，就是修建多個射電望遠鏡，聯合成一個巨型望遠鏡。

大尺度的甚長基線陣列，彌補了射電望遠鏡的精度劣勢。雖然相同大小口徑的精度僅僅只有光學望遠鏡的數萬分之一，但建個10公裏的陣列，就能媲美光學望遠鏡的精度。

如果把1000公裏外的射電望遠鏡陣列再聯合起來，構成更大的陣列，那麽精度就可以超過光學望遠鏡的100倍以上。

射電望遠鏡陣列對于大領土國家來說，具有天然的優勢。例如，美國的VLBA，橫跨8000千米，精度達到哈勃的500倍，相當于人眼的60萬倍。

但我們也必須注意到，和地球級大小的光學望遠鏡相比，地球級大小的射電望遠鏡依舊具有數萬倍的差距。

人類觀察到的第一個黑洞的照片，5500萬光年外的M87*黑洞，所用的便是遍布全球的8個毫米/亞毫米波射電望遠鏡。爲了觀察這個黑洞，科學家已經盡可能用了最高角分辨度的射電望遠鏡（電磁波）。

易得，觀察這顆黑洞的射電陣列，角分辨度爲：

∆θ=0.000000000096 rad

5500萬光年的分辨尺度爲：

r=5×10^10 km

也即500億公裏，相當于300多個天文單位。

M87*黑洞的質量高達65億倍太陽質量，根據史瓦西半徑公式：

可知質量爲1.989×10^30 km的太陽，理論視界半徑爲2953m，M87*黑洞的視界半徑爲192億萬千米，約 2×10^10 km。

M87*黑洞的視界半徑不到分辨精度的1/2，這也是爲什麽人類得到的首張黑洞照片會如此的“高斯模糊”。

容易計算出，這個地球大小的射電望遠鏡，要能看清楚一個人的距離大約是110萬千米，非常接近太陽的直徑，只有地球軌道半徑的1/135，月球軌道的2倍，這比宇宙級別小得太多了。

精度要求低到地球直徑，也只能看到1光年外，相當于太陽系外圍大小。僅僅只是太陽系到M87*黑洞距離的1/5500萬。

而整個可觀測宇宙的半徑是465億光年，是太陽系與M87*黑洞距離的845.46倍。

即便我們認爲題主所謂的“看穿”，僅僅只是500億公裏的低精度，都需要800多倍地球級大小的射電望遠鏡，相當于8個太陽大小。

如果精度提高，你需要看清可觀測宇宙邊緣史蒂文森2-18這種級別的恒星（2158倍太陽直徑），需要的射電望遠鏡大小，則相當于130個太陽大小，略大于地日軌道距離（1天文單位）。

要看清太陽這種級別恒星（直徑1.392×10^6 km），則需要3000萬倍地球大小的射電望遠鏡，接近太陽的30萬倍大小，2600個天文單位。相當于太陽日球層（狹義上的太陽系大小）大小的26倍。

要看清地球這種級別的星球，則需要33億倍地球大小的射電望遠鏡，相當于28萬個天文單位，約相當于4.5光年，相當于等于整個奧爾特雲直徑（廣義上的整個太陽系大小）大小的2倍還多。

也已經足夠囊括4.3光年外的半人馬座α（比鄰星）。

這意味著，人類和三體人合作，我們的射電望遠鏡和它們的射電望遠鏡聯合，一起形成陣列，才能看到宇宙邊緣地球這種級別的行星。

要看看清整個天安門廣場，則需要5萬光年大小的射電望遠鏡，相當于太陽繞銀河系軌道的直徑。

如果要看清一個人，需要4500萬光年大小的射電望遠鏡，相當于銀河系與仙女座的20倍距離，450個銀河系，已經非常接近地球到M87*黑洞的距離。

如果你想要看清0.5mm的圓珠筆芯，則需要900億光年大小的射電望遠鏡，幾乎等于可觀測宇宙的直徑。

也就是說，哪怕僅僅對于整個可觀測宇宙來說，在宇宙邊緣，你即便設計出最大的射電望遠鏡，能看到的最高精度，也不會超過0.5mm。

然而，以上計算僅僅用的1mm的電磁波，如果用氫原子1.4GHz的0.21m波長電磁波，宇宙級大小的射電望遠鏡也僅僅只能看清一只貓。銀河系大小的射電望遠鏡，能約莫看清北京城。如果囊括所有類型的射電望遠鏡，宇宙級也只能看清一棟小樓，銀河級則只能看出中國輪廓。

實際上，宇宙中存在大量的星體活動，各種電磁幹擾、射線幹擾，還有星雲遮擋，類星體遮擋。再加上不同物質發射出不同頻率的電磁波……即便你真的制造出了宇宙級的射電望遠鏡，看整個宇宙也相當于走屏障林立的夜路，你拿著手中的蠟燭，不僅試圖看穿整個黑夜，還意圖看清楚所有的細節。

即便科技樹對人類無限開放，打造宇宙級的望遠鏡，人類都無法做到看穿整個宇宙，更不用說地球級的射電望遠鏡了。