左邊一顆恆星在發光，一道道彩色波紋接連從它身上散開——粉紅、青藍、淡紫——每一道都有自己的延遲，所以圓圈永遠不會重合。上方兩團星雲在悶燃，緩緩改變輪廓，四周的星星閃爍不定，它們的週期被特意選得互不公約。下方的刻度上，一個青藍色標記從恆星出發，恰好跑到一光年的刻度處，粉紅色的線條在那裡等著它：這就是測量本身——光一年所走的路程，標在一把尺子上。中間的字母在所有語言裡都一樣，各語言的名稱寫在圖板下方。
SI 之外的單位 · 天文學 · 長度
光年，ly
一把用光來刻度的尺子
長度單位 · 光在真空中一個儒略年內所走的路程 · 9 460 730 472 580 800 m
這個詞不是天文學家想出來的，而是科普作者，行家們起初頗為不屑：用時間來量距離，而且用的是各種曆法各算各的「年」，在他們看來實在荒唐。然而直觀最終勝出，因為「光要走四年才能到達最近的恆星」這句話，凡是等過信的人都懂，而一個以千萬億公里計的數字對想象力毫無意義。
這個單位的好處在於，它在告訴你距離的同時，也告訴你影象的年齡。望向比鄰星，我們看到的是它四年又一個季度之前的樣子；望向仙女座星系，看到的是它在地球上還沒有出現一個現代人時的樣子。從這個意義上說，望遠鏡與其說是放大鏡，不如說是一臺展示過去的機器，而且它同時展示天空不同區域的不同時代。
這個單位的精確值並非來自測量，而是來自兩項約定：真空中的光速被定為每秒精確的米數，而這裡所用的年是儒略年，恰好三千一百五十五萬七千六百秒。把兩者相乘，就能得到光年的長度，一直精確到最後一位，沒有任何不確定度。不確定度是後來才出現的——當人們用這把尺子去量真實的天空時。
國際符號是兩個小寫拉丁字母 ly，不加句點，中間也不留空格；中文寫作「光年」，但在表格和圖表標註中恰恰使用 ly，因為這樣在任何國家都能讀懂。倍數用通常的詞頭構成：kly、Mly、Gly——一千、一百萬、十億光年。
光年是距離，名字裡帶個「年」字並不改變這一點：說「我們飛了十二光年之久」，就像說「我們以每小時十二公里走了很久」一樣荒唐。也不要把它與秒差距混淆，秒差距比三又四分之一光年稍長；更不要與作為時段的「年」混淆：定義中用的是恰好三百六十五又四分之一天的儒略年，而不是迴歸年或歷年。
01 · 定義
光一年所走的路程 · 影象的年齡 · 飛船的航行時間光年是光在真空中一個儒略年內走過的距離，也就是在三百六十五又四分之一天內走過的距離，每天八萬六千四百秒。定義包含兩個量，兩者都被精確規定，因此它們的乘積也是精確的：這裡沒有基準器，沒有測量，也沒有修正——只有兩個約定數值的相乘。
定義中的「在真空中」並非點綴。光在空氣、玻璃和星際氣體中走得更慢，如果用一束真實的光來定義這個單位，它的長度就會取決於光線穿過了天空的哪一部分。天文意義上的真空近乎完美，但物質帶來的修正對無線電波仍然明顯，因此定義中寫入的恰恰是真空中的速度。
第二個細節是取哪一種年。迴歸年比儒略年短約十一分鐘，歷年的長度不時變化，恆星年則更長；差別最終在百萬分之幾的量級，這對天文學來說並不算小。國際天文學聯合會選擇儒略年，恰恰是因為它恆定不變：它既不與地球自轉掛鉤，也不與地球繞太陽公轉掛鉤，因而不隨時間改變。
最後，這個量有一個米和秒差距都沒有的特性：它立刻告訴你我們晚到了多久。以光年計的距離就是影象的年齡，每一幅星圖其實都是一幅由不同時代拼縫而成的地圖。行家們正是為了這個特性才容忍這個單位，儘管在論文裡他們更喜歡秒差距：秒差距直接由測得的角度匯出，而不是由時間匯出。
我們看見誰，又能到達誰
場景上半部分有一個天體在發光，一道波從它那裡向我們傳來：只要它還在途中，我們看到的就不是恆星，而是它的過去；目鏡旁的標註顯示光出發的年份。距離滑塊把天體從太陽系邊緣移到鄰近的星系，我們所觀測的時代也隨之改變。下半部分，一艘飛船飛向同一個天體，它帶著兩隻鍾：紫色的留在地球，粉紅色的在船上走。第二個滑塊讓飛船加速，它越接近光速，兩隻鐘的讀數就分得越開——直到從地球看來要走幾個世紀的路程，對船員來說縮短為寥寥幾年。請注意，無論怎樣調節，飛船都無法超越光：粉紅色的標記永遠落在青藍色的後面。
02 · 換算
距離 · 途中的光 · 接近光速的飛行一個距離，六種形態
第一個標籤頁把輸入的距離換算為其他單位——從秒差距、天文單位到光日和普通的公里。第二個顯示我們從著名天體那裡收到的是哪些時代的光。第三個計算一次飛行：在不同速度下，按地球時鐘要多少年，按飛船時鐘又要多少年。
記憶口訣：一秒差距略多於三光年，一光年略多於六萬三千個天文單位，太陽的光到達我們要八分多鐘。
單位本身是精確的，但用它表示的距離遠非總是精確：到鄰近恆星的距離可知道到百分之幾的零頭，到明亮的超巨星則有幾十個百分點的離散，而遙遠星系的距離還取決於所選的膨脹模型。參考書上的光年數幾乎總帶著不確定度，只是科普標註把它省略了。
| 量 | 數值 | 說明 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
04 · 測量儀器
雷射測距 · 天體測量衛星 · 造父變星 · 超新星一架每一級都踩在前一級上的梯子
尺子唯一誠實的情形
人們至今仍向留在月球上的角反射器發射雷射脈衝，並捕捉返回的光子，每幾次發射才回來一個。距離直接由往返時間得出，也就是說，確確實實是以光秒來測量的，精度可達釐米。這種方法在太陽系內有效——再遠就沒人去放置反射器了，尺子只好讓位給一連串間接方法。
用搖擺代替尺子
最近的恆星用幾何方法測量：半年間觀測者隨地球移動了兩倍日地距離，近處的恆星相對於遠處的恆星略微移動。這一位移的角度只有幾分之一角秒，其倒數立刻給出以秒差距計的距離，然後再換算為光年。一顆現代天體測量衛星用這種辦法測了十億多顆恆星，把直接方法的視野推到了幾千光年之外。
自報亮度的恆星
造父變星會脈動，其脈動週期與真實光度緊密相關：用秒錶測出週期，天文學家就知道這顆星實際上有多亮，再與它看上去有多暗相比，便得出距離。上世紀二十年代，人們正是這樣發現仙女座星雲遠在銀河系之外，世界的尺度一夜之間擴大了許多倍。
光年不再方便之處
在很遠的距離上，人們藉助某一類光度幾乎相同的超新星爆發，以及光譜線的紅移。但到了這裡，這個單位開始遇到麻煩：光在途中時，空間在膨脹，於是「距離」分裂成幾個不同的量——光飛行了多久，以及天體現在有多遠。因此宇宙學更願意談論紅移，而把光年留給科普標註。
05 · 書寫規則
ly 不加點 · 倍數詞頭 · 這是長度名字裡是年，實質上是米
與這個單位有關的錯誤幾乎全都源於它的名字：「年」字把時間拖了進來，於是文中出現了用小時量距離、用公里量速度的說法。
第一種寫法用時長代替了距離，因此毫無意義，就像「十二公斤的路」。第二和第四種違反了符號的形式：兩個小寫字母，不加點也不留空格。第三種用歷年代替儒略年，從而在第六位數字上改變了單位的數值。第五種把距離與年齡混為一談：光走了四年，而恆星已存在了幾十億年。第六種正是其餘所有錯誤由之生長的那個原初錯誤，遺憾的是，即使在相當嚴肅的插圖說明中也能見到。
06 · 相鄰單位
秒差距 · 天文單位 · 光秒三個相鄰的單位分享同一個距離範圍，區別在於量度取自何處：秒差距取自角度，天文單位取自地球軌道，光年和光秒則取自路程所需的時間。
專業論文的單位：它直接由測得的角度匯出，而非由時間匯出，因此無需摻入一條關於年長的外來約定。
太陽系內部事務的量度：地球到太陽的距離，被定為精確的米數。過了海王星軌道，再用它就已不方便了。
同族的小妹妹，便於通訊：光到月球要一又四分之一秒，與它對話已無法沒有明顯的停頓。
在 Simetrium 的護照中，與之相鄰的是 秒差距，而兩個單位的基礎都是 同一個光速，地面通訊線路中訊號的傳輸時間也用它來衡量。
07 · 歷史部分
檔案 · 1676 → 1838 → 1851 → 1984光的遲到如何變成一把尺子
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柱子的高度表示不同時代用直接幾何測量能達到的距離，白色標記走完這整段路程。請注意，每一次飛躍都不是與新理論相聯絡，而是與新儀器相聯絡：先是量日儀，然後是照相底片，再後來是送到大氣層之外的衛星。
一個精確的單位，用於不精確的距離
這個單位的奇特之處在於，它本身是絕對精確地已知的，而用它量出的一切卻只是近似已知。精確來得毫不費力：光速在米透過它來定義的那一刻起就不再被測量，儒略年則約定為恰好三千一百五十五萬秒又半，兩個精確數的乘積不可能是別的，只能是第三個精確數。
不確定度出現在下一步，也就是把尺子貼到天空上的時候。到最近恆星的距離可以精確到百分之一的百分之幾，但對參宿四這樣的明亮超巨星，估計值的離散已達幾十個百分點，因為這類恆星本身的表面就是模糊的，視差必須從顫動的像中清理出來。到了銀河尺度的距離，就要動用一連串間接方法，其中每一級都在從上一級繼承來的不確定度之上再加上自己的一份。
由此得出一條良好的規矩：光年數應當連同其不確定度和求得它的方法一起給出，因為由視差得出的「兩千五百光年」和由紅移得出的同一個數，是性質不同的量。這個單位本身並無過錯：它恰如其定義，一切不確定度都不是來自尺子，而是來自被它所量的東西。
量的目錄
天文學與距離SI 基本單位
突出顯示米和秒——光年就是由它們組成的我們望向何處，看見什麼
光的出發年份從當前年份倒推| 天體 | 距離 | 以秒差距計 | 途中的光 | 光出發時 | 當時發生了什麼 |
|---|---|---|---|---|---|
| {name} | {ly} | {pc} | {wait} | {when} | {era} |
最後一欄是支援這個單位的主要理由：它把距離變成日期，從而讓觀測變得像閱讀不同世紀寄出的信件。不過要記住，對於遙遠的天體，這些日期只是約定：光在途中時，空間已來得及膨脹，「它飛了多少年」不再等同於「天體現在有多遠」。