在戲劇 等待戈多 中，塞繆爾·貝克特 寫道：“我們在這裡做什麼，這是個問題。而我們在這方面是幸運的，我們恰好知道答案。是的，在巨大的混亂中，只有一件事是清楚的。我們正在等待戈多到來。”
貝克特所說的“戈多”是什麼是值得商榷的。在我作為天文學家的職業生涯中，我等待過許多“戈多”，包括對我理論預測的觀測驗證。其中最難以捉摸的是即時觀測宇宙的演化。
我們經常將 宇宙微波背景，即來自早期宇宙的遺蹟輻射，視為與三十年前——當 COBE 衛星首次繪製其地圖時——看起來完全相同，直到最近——當 普朗克 衛星觀測到它時——的樣子。只要我們的測量精度不足以注意到差異，這是一種有效的簡化。但現實是宇宙一直在變化，因此宇宙光球——微波背景的原始來源，也在不斷變化。這種宇宙變化發生得非常緩慢，時間尺度比人類壽命長一億倍。我們能否注意到在我們監測天空的幾十年裡，相關的微小變化？
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宇宙就像一個以我們為中心的球形考古挖掘場。我們向太空深處觀察得越遠，我們揭示的層就越古老。由於光速是有限的，我們看到的是遙遠光源的舊影像，這些影像顯示了它們在光線傳播到我們這裡之前時的樣子。如果我們讓更多時間流逝，我們就會看到同一光源在更晚的年齡。但此外，當光線向我們傳播時，它的波長會因宇宙膨脹而被拉伸。可見光會向紅色方向移動，經歷所謂的 紅移。正如埃德溫·哈勃 意識到 大約一個世紀前，更遠的光源以更快的速度遠離我們，因此紅移提供了衡量宇宙學光源遠離我們的退行速度的指標。
我們通常將遙遠星系和其他物體的紅移視為宇宙在特定時刻膨脹的快照。但事實上，它們是一部非常緩慢的電影的幀，原則上我們可以透過等待足夠長的時間來觀看這部電影的播放。我們能否實際檢測到特定光源的宇宙退行速度的即時變化？艾倫·桑德奇在 1962 年推斷，透過天文學家職業生涯幾十年來的 對遙遠星系的觀測 來測量這種變化將非常具有挑戰性。
1998 年，我撰寫了 一篇論文，提出了 一種新方法，用於測量宇宙學距離物體的膨脹率演變。到達遙遠類星體的視線穿過無數氫雲。這些雲中的每一個都在觀測到的類星體光譜上留下吸收特徵。在每條視線上，具有已測量紅移的吸收特徵比星系的數目多得多。這為測量每個宇宙時代的微小 紅移漂移 提供了更好的統計樣本。
透過監測數十年間豐富的吸收特徵森林所標記的許多紅移的輕微漂移，人們有可能即時檢測到宇宙膨脹率的演變。速度偏移略低於我們透過檢測行星對其宿主恆星的微小反射運動來探測行星的最佳靈敏度。在數十年的觀測中，吸收系統的退行速度下降將意味著宇宙減速，而時間增長將意味著宇宙加速。
在宇宙歷史的前半段，由於輻射和物質產生的引力，宇宙膨脹速度減慢。但在後半段，輻射和物質被稀釋得太多，以至於真空的“暗能量”佔據主導地位，宇宙膨脹被真空的排斥力 加速。
透過即時監測宇宙膨脹，我們可以觀察到高紅移時的早期減速和低紅移時的晚期加速。兩個階段之間的過渡將確定宇宙質量預算，包括早期占主導地位的暗物質和後期占主導地位的暗能量的相對比例。總而言之，與上述 桑德奇-勒布效應 相關的紅移漂移可以為我們提供宇宙如何膨脹的直接檢視，就好像我們在電影院觀看它一樣。隨著下一代 極大 地基望遠鏡上 計劃 安裝高解析度光譜儀，這種觀點將變得 可行。
沿著觀測路徑到類星體的氫原子印上的吸收特徵源於兩個事實：氫是宇宙中最豐富的元素，並且它可以被波長為 12.16 百萬分之一釐米的紫外線光子吸收，從基態激發到其上方的第一個能級，遵循所謂的 萊曼α躍遷。來自遙遠氫雲的吸收特徵出現在波長處，該波長自吸收時起已被宇宙膨脹拉伸。因此，沿著視線的多個雲在不同波長處產生 森林 般的吸收特徵，這看起來像類星體光譜中的風化柵欄，一直延伸到源紅移處的萊曼α波長。從氫的基態到更高能級的躍遷，標記為萊曼β、γ、δ 等等，不太明顯。
巧合的是，以上關於氫的幾個事實是在哈佛大學發現的。萊曼系 以 西奧多·萊曼四世 的名字命名，他一個世紀前 指導 了傑斐遜物理實驗室，並透過實驗發現了這些氫躍遷。隨後，塞西莉亞·佩恩-加波施金 發現 在她的博士論文研究中，太陽主要由氫組成；她曾擔任哈佛大學天文系主任。後來，哈佛大學物理學教授、諾貝爾獎獲得者 愛德華·珀塞爾 透過探測銀河系中瀰漫的氫氣的 21 釐米躍遷，發現了這種氫氣。 喬治·菲爾德，哈佛大學校園 天體物理中心 的第一任主任，將這一概念擴充套件到了星系際介質。
我們很幸運能夠繼承這些開創性研究開闢的道路，並利用萊曼α氫森林來了解宇宙如何即時演化。探測紅移漂移，這 可能在未來一二十年內實現，使用已經正在建設中的望遠鏡，例如 平方公里陣列 和 極大望遠鏡，突出了我們生命最基本的方面：我們周圍的一切都在變化，包括廣闊的宇宙，我們應該不斷 適應 新的情況，包括由於加速膨脹而導致的 宇宙孤獨感。宇宙尺度上永恆的變化是天文學家有充分理由等待的最慢的“戈多”。
這是一篇觀點和分析文章。