你大概听过这样一个说法：宇宙中的恒星数量，比地球上所有海滩的沙粒加起来还要多。这话没错，但如果你拿银河系的恒星数乘以宇宙中的星系总数来估算，得到的结果会比真实值多出几百倍，甚至几千倍。
这不是小错误，这是一个系统性的认知偏差，就连欧洲航天局也曾经踩过这个坑。
这是詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）深空图像的一部分，并附有哈勃望远镜的观测结果作为对应图像。JWST观测区域内包含大量哈勃望远镜未曾观测到的天体，这展现了JWST能够揭示哈勃望远镜无法观测到的景象，这主要得益于其更长波长的观测能力。恒星、黑洞和受激原子产生的所有光都构成了宇宙光学背景，但超出此范围的额外光将构成一个宇宙谜题。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、Christina Williams（NSF 的 NOIRLab）、Sandro Tacchella（剑桥）、Michael Maseda（威斯康星大学麦迪逊分校）；处理：Joseph DePasquale (STScI)；动画：E.西格尔
银河系约有4000亿颗恒星，听起来已经多得令人眩晕了。但问题是，银河系在宇宙中是个"大块头"。
可观测宇宙中大约存在6万亿到20万亿个星系，而其中绝大多数是质量极低的矮星系，恒星数量可能只有银河系的千分之一甚至更少。就像你不能用姚明的身高去代表"平均人类身高"一样，用银河系乘以星系总数，会把答案推向一个荒唐的高位。
这是艺术家对宇宙首次形成恒星时的设想。当恒星闪耀并合并时，会释放出电磁辐射和引力辐射。周围的中性原子会被电离并被吹散，从而抑制（或终止）该区域的恒星形成和增长。这些恒星寿命短暂，却会带来引人入胜且意义深远的后果。图片来源：NASA/ESA/ESO/W。弗洛伊德林等人。 （科学技术交流基金会）
此外，即使是同类型的大星系，在不同宇宙年代里看到的"模样"，也根本不代表它们今天的真实状态。我们用望远镜看向遥远的宇宙，实际上是在看过去，越远越是如此。一个100亿光年外的星系，我们看到的是它100亿年前的样子，那时候它可能还年轻气盛、恒星工厂全力开动，恒星数量远不及它今天的总量。
恒星形成有一个"黄金时代"，早就过去了
这是艺术家对宇宙中某个区域首次形成恒星时的设想图。恒星发光、积累物质并收缩时，会辐射出电磁波和引力波。在恒星内部，气体压力与引力对抗，支撑着内部的各个层，防止其因引力作用而坍缩。恒星形成区域周围一片黑暗，因为中性原子有效地吸收了恒星发出的光芒，而紫外线则从内而外地电离物质。图片来源：Pablo Carlos Budassi/Wikimedia Commons
宇宙中恒星的诞生并非匀速进行，而是有一个清晰的历史节律。
大爆炸之后约5到10亿年，宇宙才开始孕育出第一批恒星。这些最早的恒星周围几乎没有碳、氧、硅这类重元素，无法高效散热，因此气体云会不断积累，最终形成质量极大的超级恒星，它们的质量往往是太阳的数十倍乃至上百倍。这类恒星亮度惊人，但寿命极短，只有几百万年，相当于宇宙历史中一眨眼的工夫。
现代的摩根-基南光谱分类系统，上方显示了每种恒星类型的表面温度范围（单位：开尔文）。如今绝大多数恒星都是M型星，在25秒差距范围内，已知的O型或B型星仅有一颗。我们的太阳是一颗G型星，与大约5-10%的恒星一样。然而，在宇宙早期，几乎所有恒星都是O型或B型星，它们的平均质量是如今恒星平均质量的25倍。图片来源：LucasVB/Wikimedia Commons；注释：E. Siegel
恒星形成的"全盛期"大约在宇宙诞生后30亿到50亿年之间，此后便一路下坡。如今，宇宙的恒星形成率仅相当于那个峰值时期的3%左右。
换句话说，宇宙这台"造星机器"早已进入了暮年模式。根据对宇宙恒星形成率的积分计算，目前可观测宇宙中大约有2.14万亿亿颗恒星，也就是约2.14×10²¹颗。这是一个庞大却有限的数字，远比"银河系恒星数×宇宙星系数"这种粗算方法得出的结果小好几个数量级。
你"看到"的，比你以为的少得多
恒星形成区Sh 2-106展现了一系列有趣的现象，包括被照亮的气体、提供这种光照的明亮中心恒星，以及尚未被吹散的气体反射出的蓝色光。该区域内的各种恒星很可能来自许多不同历史和演化的恒星组合而成，但它们都不是纯净的：它们都含有大量的重元素。这是形成岩质行星和潜在宜居性的必要条件之一。图片来源：欧洲航天局/哈勃望远镜和美国国家航空航天局
还有一件事让这个数字更加耐人寻味：如果你用望远镜真正"看"宇宙，实际能观测到的恒星数量，比2.14万亿亿这个"理论库存"还要少得多。
这是因为光速有限。我们现在接收到的来自远方星系的光，是那些星系几十亿年前发出的。当我们看向宇宙深处，我们看到的是那个时代的星系，而不是它们今天的样子。
宇宙中的恒星形成率是红移的函数，而红移本身又是宇宙时间的函数。总的恒星形成率（左图）是通过紫外和红外观测推导出来的，并且在时间和空间上都表现出惊人的一致性。值得注意的是，如今的恒星形成率仅为峰值时期的几个百分点（3%到5%），而且绝大多数恒星是在宇宙历史最初的约50亿年内形成的。在过去的46亿年中，最多只有约15%的恒星是形成的。直接测量恒星形成率固然重要，但费米-LAT测量恒星产生的光子总数的方法更为优越。图片来源：P. Madau & M. Dickinson，2014，ARAA
天文学家估算，从我们目前的视角出发，受限于光速与宇宙膨胀的叠加效应，我们实际上只能"看到"大约8×10¹⁹颗恒星，也就是约80万亿亿颗。这大概只占可观测宇宙恒星总数的4%。
这张图片展示了大麦哲伦星云中蜘蛛星云的中心区域。年轻而致密的星团R136位于图像中心附近。银河系对大麦哲伦星云的潮汐力引发了该区域的恒星形成浪潮，而这里恰好是本星系群中已知最大的恒星形成区。位于星团中心的R136a1是已知质量最大的单颗恒星，其质量约为太阳的260倍。图片来源：NASA、ESA、CSA、STScI、韦伯太空望远镜观测站制作团队
而如果你用最简单的"银河系×星系总数"来估算，得出的数字是这个实际可观测量的10万倍之多。
宇宙之大，超出直觉；可我们真正能看见的，却远比想象中更少。望远镜再强大，终究逃不过光速这道墙，宇宙那浩瀚的大多数，将永远沉默在我们视线所能抵达的边界之外。
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