在戏剧 等待戈多 中，塞缪尔·贝克特 写道：“我们在这里做什么，这是个问题。而我们在这方面是幸运的，我们恰好知道答案。是的，在巨大的混乱中，只有一件事是清楚的。我们正在等待戈多到来。”
贝克特所说的“戈多”是什么是值得商榷的。在我作为天文学家的职业生涯中，我等待过许多“戈多”，包括对我理论预测的观测验证。其中最难以捉摸的是实时观测宇宙的演化。
我们经常将 宇宙微波背景，即来自早期宇宙的遗迹辐射，视为与三十年前——当 COBE 卫星首次绘制其地图时——看起来完全相同，直到最近——当 普朗克 卫星观测到它时——的样子。只要我们的测量精度不足以注意到差异，这是一种有效的简化。但现实是宇宙一直在变化，因此宇宙光球——微波背景的原始来源，也在不断变化。这种宇宙变化发生得非常缓慢，时间尺度比人类寿命长一亿倍。我们能否注意到在我们监测天空的几十年里，相关的微小变化？
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宇宙就像一个以我们为中心的球形考古挖掘场。我们向太空深处观察得越远，我们揭示的层就越古老。由于光速是有限的，我们看到的是遥远光源的旧图像，这些图像显示了它们在光线传播到我们这里之前时的样子。如果我们让更多时间流逝，我们就会看到同一光源在更晚的年龄。但此外，当光线向我们传播时，它的波长会因宇宙膨胀而被拉伸。可见光会向红色方向移动，经历所谓的 红移。正如埃德温·哈勃 意识到 大约一个世纪前，更远的光源以更快的速度远离我们，因此红移提供了衡量宇宙学光源远离我们的退行速度的指标。
我们通常将遥远星系和其他物体的红移视为宇宙在特定时刻膨胀的快照。但事实上，它们是一部非常缓慢的电影的帧，原则上我们可以通过等待足够长的时间来观看这部电影的播放。我们能否实际检测到特定光源的宇宙退行速度的实时变化？艾伦·桑德奇在 1962 年推断，通过天文学家职业生涯几十年来的 对遥远星系的观测 来测量这种变化将非常具有挑战性。
1998 年，我撰写了 一篇论文，提出了 一种新方法，用于测量宇宙学距离物体的膨胀率演变。到达遥远类星体的视线穿过无数氢云。这些云中的每一个都在观测到的类星体光谱上留下吸收特征。在每条视线上，具有已测量红移的吸收特征比星系的数目多得多。这为测量每个宇宙时代的微小 红移漂移 提供了更好的统计样本。
通过监测数十年间丰富的吸收特征森林所标记的许多红移的轻微漂移，人们有可能实时检测到宇宙膨胀率的演变。速度偏移略低于我们通过检测行星对其宿主恒星的微小反射运动来探测行星的最佳灵敏度。在数十年的观测中，吸收系统的退行速度下降将意味着宇宙减速，而时间增长将意味着宇宙加速。
在宇宙历史的前半段，由于辐射和物质产生的引力，宇宙膨胀速度减慢。但在后半段，辐射和物质被稀释得太多，以至于真空的“暗能量”占据主导地位，宇宙膨胀被真空的排斥力 加速。
通过实时监测宇宙膨胀，我们可以观察到高红移时的早期减速和低红移时的晚期加速。两个阶段之间的过渡将确定宇宙质量预算，包括早期占主导地位的暗物质和后期占主导地位的暗能量的相对比例。总而言之，与上述 桑德奇-勒布效应 相关的红移漂移可以为我们提供宇宙如何膨胀的直接视图，就好像我们在电影院观看它一样。随着下一代 极大 地基望远镜上 计划 安装高分辨率光谱仪，这种观点将变得 可行。
沿着观测路径到类星体的氢原子印上的吸收特征源于两个事实：氢是宇宙中最丰富的元素，并且它可以被波长为 12.16 百万分之一厘米的紫外线光子吸收，从基态激发到其上方的第一个能级，遵循所谓的 莱曼α跃迁。来自遥远氢云的吸收特征出现在波长处，该波长自吸收时起已被宇宙膨胀拉伸。因此，沿着视线的多个云在不同波长处产生 森林 般的吸收特征，这看起来像类星体光谱中的风化栅栏，一直延伸到源红移处的莱曼α波长。从氢的基态到更高能级的跃迁，标记为莱曼β、γ、δ 等等，不太明显。
巧合的是，以上关于氢的几个事实是在哈佛大学发现的。莱曼系 以 西奥多·莱曼四世 的名字命名，他一个世纪前 指导 了杰斐逊物理实验室，并通过实验发现了这些氢跃迁。随后，塞西莉亚·佩恩-加波施金 发现 在她的博士论文研究中，太阳主要由氢组成；她曾担任哈佛大学天文系主任。后来，哈佛大学物理学教授、诺贝尔奖获得者 爱德华·珀塞尔 通过探测银河系中弥漫的氢气的 21 厘米跃迁，发现了这种氢气。 乔治·菲尔德，哈佛大学校园 天体物理中心 的第一任主任，将这一概念扩展到了星系际介质。
我们很幸运能够继承这些开创性研究开辟的道路，并利用莱曼α氢森林来了解宇宙如何实时演化。探测红移漂移，这 可能在未来一二十年内实现，使用已经正在建设中的望远镜，例如 平方公里阵列 和 极大望远镜，突出了我们生命最基本的方面：我们周围的一切都在变化，包括广阔的宇宙，我们应该不断 适应 新的情况，包括由于加速膨胀而导致的 宇宙孤独感。宇宙尺度上永恒的变化是天文学家有充分理由等待的最慢的“戈多”。
这是一篇观点和分析文章。