如果說實踐是檢驗真理的唯一標準，現在已經到達目的地月亮，月亮距離地球38萬公里，可以檢測光速每秒30萬公里是否正確，如果從月亮圓缺變化依舊來看，地球上人造燈光並沒有到達月亮，光速每秒30萬公里並不成立，幾十億光年外的事，是沒有經過實踐檢驗的事情，是一種思想。

這個問題所謂“星球表面”有些模糊，不準確。月球算星球嗎？火星算星球嗎？木星土星算星球嗎？太陽算星球嗎？

這些透過大型天文望遠鏡，都能夠看到表面。

還有所謂“表面”也很含糊，是要求什麼樣子就算看到表面呢？

看到一個球面算不算？如果算，以上說的這些星球都算看到了表面了。如果要看清楚星球上一個砂礫的樣子，目前還沒有什麼望遠鏡能夠看清楚，即便是月球表面，也無法看清楚上面的砂礫，

這就像我們在地球上看物體，我們能夠看到幾十公里的一座山，看到10公里的一顆大樹，看到幾公里外的一座高樓，但能夠看清楚10米遠的一隻螞蟻嗎？能夠看到手掌上一個細菌嗎？

越大的物體，就可以更遠看到，物體近，就可以看得清一些。但這個大和小，遠和近也是相對的，關鍵還是在我們眼睛視角的極限。

人眼之所以看到物體，是因為物體有光。越亮的物體，就能夠更遠看到，即便看不到物體的面，也能夠看到它發出的亮光。

人眼睛裡的感光細胞，只能夠看見可見光。可見光是電磁波的一小段波段，波長在0.38~0.76um之間。

人眼的解析度，與可見光波長、眼睛結構有密切關係。

我們知道，一個圓圈是360度（°），1度是60角分（′），1分是60角秒（″）。

人眼的最小分辨角(角分辨極限)教課書表述為：U=0.610×λ/R=0.610×(5.5×10~(-4)/1) =3.35×10~(-4)rad=1.15′≈1′

式中R為人眼瞳孔在正常照度(約50勒克司)下的半徑，約為1mm；λ為光波中人眼最敏感的黃綠光的波長5.5×10~(-4)mm。

這就是說，人眼識別物體的最小分辨角約為1’，這也說明，距離越近的物體，進入人眼的角度就越大，而越遠的物體，角度就越小，更遠了就沒有角度了，怎麼能夠看到呢？

科學界定人類有一個明視距離，就是正常人的眼睛觀察近處小物體最方便、習慣的距離，這個距離約25釐米，能夠看清0.073毫米的兩個物點，這是人類正常眼睛的分辨極限。

如果在遠一點，這個0.073毫米的兩個物點就無法區別了。大的物體也是一樣，到達一定距離，就無法分辨出它的面了。

人們為了彌補眼睛視距的不足，就發明瞭望遠鏡。這些望遠鏡在人類觀察遠方事物以及天體起到了非常大的作用。

但是，宇宙天體距離都太遠了，除了太陽系以內的天體，最近的恆星系統都在4光年以上，用最大的望遠鏡也無法放大到人眼能夠接受的視角，也就是達不到1角分，因此人們只能夠看到一個亮點。

觀察天體如果能夠看到一個圓面，就說明這個天體進入人的視網膜還是有角度的，就一定程度的看到了這個天體的表面。

據我所知，只有參宿四能夠看到一個圓面。

這是因為參宿四很大很亮，其直徑約太陽的近千倍，亮度是太陽的10多萬倍，而且距離我們只有640光年。

雖然看不到恆星的圓面，但由於一些天體亮度很高，能量很大，因此它們的光芒會發射到很遠很遠，在透過引力透鏡放大效應，人類就看到了100多億光年的星系或天體了。

科學家們憑著這些天體的光變以及射線研究，就能夠得到天體的一些基本情況。

人了還無法看到太陽系外任何一顆行星，只能夠透過凌日遮光和引力攝動發現並研究這些天體。

天文望遠鏡可以觀測到非常遙遠的星系，距離可達幾十億光年，甚至一百多億光年。以哈勃太空望遠鏡為例，它可以看到宇宙誕生只有4億年時的星系，這意味著該星系的光行距離高達134億光年。

然而，即便是強大的哈勃，也無法看到離我們不遠的系外行星的表面，儘管最近的系外行星（比鄰星b）的距離只有4.2光年。就算是太陽系中的冥王星，哈勃也無法看清它的表面。直到NASA的新地平線號探測器在2015年飛掠冥王星之時，人類才得以首次目睹冥王星的真容。

那麼，是什麼限制了天文望遠鏡的觀測能力呢？

天文望遠鏡之所以可以觀測到遙遠的星系，但卻無法觀測到鄰近系外行星的表面，原因就在於星系的尺寸遠遠大於行星。星系的尺寸極其巨大，至少有幾千光年（幾億億公里），甚至幾十萬光年（幾百億億公里）。所以即便在很遠的地方觀測星系，它們看起來仍然不會顯得很小，望遠鏡可以看到它們。

而行星的直徑一般只有幾千公里到十幾萬公里，儘管系外行星距離很近，但它們看起來非常小，望遠鏡無法看到它們。這就好比我們可以看到遠處的高大建築，但卻看不到近處的微小細菌。

天文望遠鏡的口徑在很大程度上決定了其極限分辨角（還有一個影響因素是觀測波長），具體可以透過如下公式來計算口徑：

口徑=1.22×波長×距離/觀測物體長度

為了觀測到4.2光年外的比鄰星b表面上一個直徑100公里的物體，天文望遠鏡的口徑就要大到242公里。而如果要看清那上面有沒有生物，所需的望遠鏡口徑則要遠大於242公里。對於光學望遠鏡，無法做到上百公里的直徑，即將建成的最大光學望遠鏡的直徑也只有39米。

天文望遠鏡可以看到幾十億光年外的星系，為什麼看不到一個星球的表面？

一、怎麼樣才是看清？

上圖是肉眼的構造，如果除去複雜的生理構造後的光學結構如圖二，可以理解為一個單透鏡鏡頭的相機，不過請注意這個透鏡是柔性的，可以適應遠景距離調節屈光度而在視網膜上清晰成像！當然近視眼就是條件範圍失調了，只能在某個屈光度範圍內調整，而這以外的屈光度需要鏡片補償！

光線透過晶狀體成像後的向大腦輸送生物電訊號是有視網膜感光細胞完成的，感光細胞分為視杆細胞和視錐細胞。視杆細胞約有12000萬個，對弱光刺激敏感；視錐細胞有650萬～700萬個，對強光和顏色敏感！簡單的理解就是這些細胞是有個數限制的，如果成像過小，那麼並不會出發感光細胞的訊號，或者成像只有一個點，無法區分，那麼正常人肉眼的解析度極限是多少呢？大約為1角分，相當於50米外一個大小為15毫米的物體，大約就是1角硬幣的大小（19毫米直徑）！當然這個解析度和我們瞳孔直徑是有關的，但很抱歉我們無法改變瞳孔直徑（，一般瞳孔範圍是2-5MM，經過長期訓練夜視能力的瞳孔會有少許擴大）！

二、如何延伸我們的看清範圍？

儘管晶狀體和瞳孔不能無限制擴大，但我們可以使用工具來改變這個局面，此時望遠鏡就登場了，絕對要感謝伽利略以及牛頓和開普勒的鑽研精神，現代光學望遠鏡都是從這幾種望遠鏡的光學結構裡派生出來的，但無論哪種結構，光學主鏡的直徑就最終決定了我們能看清的範圍，口徑與解析度之間的關係為：

口徑=1.22×波長×距離/觀測物體長度

與解析度相關的另一個重要引數是可見光的波長，但一般取550nm，假如要看清比鄰星上一個直徑1000千米的黑子，那麼需要多大的口徑呢？

X=26789.194M

即：26.8KM左右，才能看到比鄰星上直徑約1000千米的黑子！

當然各位不要以為比鄰星是一顆行星，它是一顆紅矮星，和太陽一樣也會有黑子活動！但即使這個解析度也只能看到一個點而已！所以仍然是看到而並非看清，必須要遠超這個口徑才能看清楚黑子！

三、那為什麼我們又能看到百億光年外的天體呢？

儘管我們看不清比鄰星上的黑子，也看不到上面發生的耀斑，但我們卻可以檢測比鄰星亮度變化來推測它發生的活動，比如亮度急劇加大時，那肯定是發生了大量的日冕層活動，超級耀斑爆發了，如果亮度減低，可能的情況就是大面積黑子爆發！

當然這也是檢測系外行星的方法之一，不過兩者是有區別的，因為黑子發生是隨機的，而行星則是規律性出現，注意區分即可，但這方法理論上可行，但黑子改變的亮度實在太小，假如小於我們檢測的下限，那麼很抱歉一樣是睜眼瞎！

不過這用來觀測天體卻沒有問題，理論上我們只要能檢測到一個光子，那麼表明此方向上可能存在一個天體，但事實上一個光子是不夠的，因為可能是噪點，我們需要更多的光子來證明並非噪點，但這比看清的要求低多了，只需要連續不斷的光子轟擊在同一個畫素上，我們就能看到一個光點，然後根據這個光子的光譜繼而分析出這個天體的性質與狀態

總結：看到和看清是兩個概念，但它們本質是相同的 看到需要的是足夠的光子，但即使是單個視網膜細胞也能看到，但看清就需要多個視網膜細胞一起協作才可以，當然現代望遠鏡看清天體的並非是肉眼，而是CCD，跟肉眼相比CCD最大的好處是可以連續曝光，而這將對看到的要求更低，因為只要條件合適，可以連續盯著這位置看上數天數週甚至是數月！比如哈勃極深空就是這樣拍出來的，假如用我們肉眼，可能要將望遠鏡的口徑成百倍的增加才能看到！

我們透過天文望遠鏡可以看到遙遠的天體，主要取決於這麼幾個因素。

第一，該天體可以發光或反光。

任何一種天文望遠鏡都是以接收外界的電磁波來進行成像觀測的，我們的眼睛也一樣，因為光本身也是電磁波，所以只有當遙遠天體發出的光照到我們這裡時，才可能觀測得到，否則是無法“看”到的。

這也是目前無法觀測到暗物質的原因之一，因為暗物質不發射任何波段的電磁波，所以目前我們還無法用任何一種望遠鏡去觀測到暗物質。

第二，天體有足夠的亮度。

天體的亮度首先取決於其發出能量的強弱大小，我們一般以太陽作為一個標準，來衡量宇宙間其他天體的亮度值。比如目前已知的最亮的恆星是太陽亮度值的870萬倍。

另外一個標杆式絕對星等，就是假想把天體都放在距離我們32.6光年遠的位置上，然後以絕對星等來比較天體的亮度。比如太陽的絕對星等是4.83等，而已知最亮恆星R136a1的絕對星等是-12.5等，基本與滿月亮度一樣。

因此，儘管R136a1距離我們約16.5萬光年，其視星等依然有12.77等，透過望遠鏡我們還是可以觀測到了。但如果太陽在那麼遙遠的位置上，就會暗到我們無法觀測到了。

第三，天體有足夠大的張角。

我們知道，距離我們越遠的物體，看起來就越小，因此對於非常遙遠的天體，除了上面兩條因素外，其大小也是一個影響因素。天體直徑越大，當然越容易被發現。

天文望遠鏡其中有一個重要的引數就是解析度，我們有一個通用的公式：解析度=1.22λ/D，其中λ指電磁波長。由公式可以看出，解析度與望遠鏡主鏡的直徑大小是有直接關係的。以可見光為例，一般取550奈米，那麼就可以將公式簡化為14/D(單位角秒)。比如10釐米口徑的望遠鏡，其解析度是1.4角秒。

因此，根據以上的因素，如果我們要利用望遠鏡看到一個星球的表面，在太陽系內的大的天體目前還是可能的。但是如果是太陽系外，那麼由於行星只反射恆星的光，因此亮度肯定不夠。另外一個因素就是距離太過遙遠，我們目前最大的望遠鏡的解析度也遠達不到可以看到行星表面的物體。

也許，未來我們可以利用超精密控制和干涉技術，在太空中建立綜合孔徑的光學望遠鏡組，使其有效口徑相當於數千甚至數萬千米的時候，才有可能看到外太陽系行星的表面。

這很簡單，天文望遠鏡可以看到幾十億光年外的星系，卻看不到一個星球表面，就是因為一個星系龐大得多，可以用光年來計算寬度，像太陽系就有近2光年;而一個星球的直徑可以小到幾十千米，距離地球最近的月球直徑只有3476千米，而地球上所有天文望遠鏡也觀察不到月球上美國在1969年登月時留下的國旗。這就是望遠鏡的畫素高低限制了天文觀察的清晰度。

現在最先進的哈勃望遠鏡達到了90000光譜解析度，可以觀測到134億光年外的星系。

光譜解析度是什麼？我們知道人眼能看到事物是有光，物體反射到眼球的不同光波就形成了物體的像。天文望遠鏡利用的就是光波原理，它感測器的波長範圍越寬，光譜解析度越低。

這樣看來哈勃望遠鏡可以觀察到130多億光年外的星系，但看不清一個星球的細節，可能一個星球在哈勃看來只是一個畫素了。另外哈勃望遠鏡雖然在地球575km的高空，沒有地面灰塵等干擾，但受到了發射技術限制，它的鏡片口徑只有2.4米，雖然能看清到10億km外900米直徑的柯伊伯帶小行星，但如果小行星上有個人是看不到的。這就是望遠鏡兩端的底片CCD器件不能保持足夠的長角：就像一個三角形底邊不變，高度在無限延長的情況下，頂角的角度就會無限小，當三角形高度達到了光年以上，它頂角角度會非常微小了，所以星球上的細節自然觀察不到了。

另外星系中多數存在發光的恆星，如果恆星足夠亮，地面上肉眼都能看到幾十光年外。但那個恆星上面是什麼樣的，就看不到了。