当人类仰望星空时，总会被宇宙的浩瀚所震撼。哈勃太空望远镜作为人类探索深空的“眼睛”，曾捕捉到来自137亿光年外的星光。这些光子穿越了漫长的时间与空间，最终在哈勃的镜面上成像。但科学家如何确定这些光来自如此遥远的过去？这背后涉及光速、宇宙膨胀与光谱分析的科学逻辑。

一、光速的“时间刻度”：光年即时间

光速是宇宙中最稳定的“时间信使”。在真空中，光以每秒299,792公里的速度传播，一年内可穿越约9.46万亿公里，这一距离被定义为“光年”。当哈勃望远镜接收到来自137亿光年外的光时，意味着这些光子已经持续飞行了137亿年。

例如，太阳光到达地球需约8分钟，我们看到的太阳始终是8分钟前的模样。同理，137亿光年外的星系发出的光，需要137亿年才能抵达地球。哈勃接收到的，正是该星系在137亿年前的“历史影像”。

二、宇宙膨胀的“红移密码”

宇宙并非静止，而是处于持续膨胀中。这一现象导致遥远星系的光谱向红色端移动，即“红移”。红移程度与星系距离成正比——星系越远，红移越显著。

科学家通过测量星系光谱中特定元素（如氢、氦）的吸收线位置，计算其红移值，再结合哈勃定律（星系退行速度与距离的线性关系），推导出星系与地球的距离。例如，若某星系红移值对应137亿光年，则其光需137亿年才能到达地球。

三、哈勃的“光学陷阱”：捕捉远古光子

哈勃望远镜的观测能力源于其精密的光学系统。它采用里奇-克雷蒂安-卡塞格伦反射式设计，主镜与副镜协同聚焦光线，通过主镜中央小孔将光导入科学仪器。为确保观测稳定性，哈勃配备反作用轮与陀螺仪，可精确调整指向并长时间锁定目标。

当遥远星系的光子进入哈勃镜筒时，会被聚焦并转化为电信号，最终形成图像。这些光子携带了星系137亿年前的信息，包括其形态、化学成分与温度。哈勃的长期曝光技术（如“哈勃深空场”项目）进一步增强了其对微弱光子的捕捉能力，使人类得以窥见宇宙早期的模样。

四、时间的单向性：我们只能看到过去

宇宙中所有观测本质都是“回溯历史”。由于光速有限，即使以最快速度传播，光子仍需时间跨越星际距离。因此，哈勃看到的137亿光年外的星系，并非其当前状态，而是137亿年前的“婴儿期”形象。

这一现象也揭示了宇宙的边界：受宇宙膨胀影响，距离地球超过465亿光年的星系正以超光速远离我们，其光永远无法抵达地球。哈勃的137亿光年观测极限，正是光速与宇宙年龄共同划定的“可观测宇宙”边界。

哈勃望远镜对137亿光年外星光的捕捉，是光速、宇宙膨胀与精密观测技术的共同成果。这些光子如同穿越时空的信使，将宇宙早期的秘密呈现在人类眼前。每一次哈勃的凝视，都是对时间深处的探索，让我们得以触摸137亿年前的星光，理解宇宙从混沌到有序的壮丽史诗。