這話(huà)經(jīng)典的臺(tái)詞出自于《銀河英雄傳說(shuō)》，卻道出了不少人的夢(mèng)想。但是這個(gè)“星辰大?！钡降子卸鄰V闊？其實(shí)它已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了人類(lèi)的想象力，相比之下，人類(lèi)實(shí)在渺小得有點(diǎn)不堪。 或許一些人并不認(rèn)可這個(gè)觀點(diǎn)，但我們可以從一些探測(cè)器回望地球來(lái)看：人類(lèi)究竟有多渺小？ 暗淡藍(lán)點(diǎn)1972年12月7日，阿波羅17號(hào)在距離地球29,000公里的地方，朝著地球拍下了一張十分震撼的照片，并把這張照片命名為：藍(lán)色彈珠。  由于距離比較近，這張照片上的陸地和海洋還清晰可見(jiàn)。 1968年12月24日，太陽(yáng)神8號(hào)正圍繞著月球運(yùn)動(dòng)，宇航員威廉·安德斯拿出相機(jī)朝著地球拍攝了一張同樣讓人震撼的照片，這張照被命名為：地出。  雖然拍攝時(shí)，飛船距離地球的距離已經(jīng)無(wú)從考證了，但是月球距離地球的平均距離是38萬(wàn)公里，我們就不難得出，這個(gè)距離要比拍攝“藍(lán)色彈珠”時(shí)的距離大了一個(gè)數(shù)量級(jí)。從這張照片中，隨著距離的增加，地球表面輪廓已經(jīng)有點(diǎn)模糊了。 2017年，探測(cè)器OSIRIS-Rex在距離地球500萬(wàn)公里的位置上，給地球和月球拍攝了一張全家福。  這個(gè)距離又比“地出”拍攝時(shí)的距離大了一個(gè)數(shù)量級(jí)，不過(guò)此時(shí)地球的表面輪廓已經(jīng)十分模糊，月球只有一個(gè)“點(diǎn)”那么大。那么如果再把距離擴(kuò)大一點(diǎn)會(huì)如何呢？ 我們不妨直接來(lái)看一下最遠(yuǎn)探測(cè)器拍攝地球的畫(huà)面。在眾多的探測(cè)器中，現(xiàn)在距離地球最遠(yuǎn)的是旅行者一號(hào)。  1977年9月5日，旅行者一號(hào)發(fā)射升空，在完成主要的任務(wù)之后，就朝著遠(yuǎn)離太陽(yáng)系的方向飛行，到現(xiàn)在已經(jīng)有近45年的，它距離地球達(dá)到了232.8億公里。 1990年2月14日，旅行者一號(hào)在距離地球64億公里時(shí)，曾經(jīng)朝著太陽(yáng)系內(nèi)側(cè)，給太陽(yáng)系的行星拍了最后一組照片，科學(xué)家通過(guò)計(jì)算機(jī)將這些照片制成了一張?zhí)?yáng)系全家福照片。  在全家福當(dāng)中，一張照片格外引人注意。在這張照片當(dāng)中，只有一個(gè)0.12個(gè)像素點(diǎn)那么大的“亮點(diǎn)”，它就是我們的家園地球，著名的天文學(xué)家卡爾·薩根把這張照片叫做：暗淡藍(lán)點(diǎn)。  這張照片十分震撼，甚至是引人深思。要知道，旅行者一號(hào)拍完這張照片后，到現(xiàn)在又繼續(xù)飛行了32年，但依然沒(méi)有飛出太陽(yáng)系。這張照片公布之后，一度也讓人感到害怕，畢竟人類(lèi)一直以為自己是宇宙主宰，沒(méi)想到卻如此渺小 宇宙到底有多大？更令人感到可怕的是，科學(xué)家估算，旅行者一號(hào)要飛出太陽(yáng)系，至少還需要3萬(wàn)年的時(shí)間，這意味著太陽(yáng)系的“大”已經(jīng)是一個(gè)天文數(shù)字。而僅僅在太陽(yáng)系當(dāng)中，地球就已經(jīng)渺小到幾乎可以忽略不計(jì)的程度。  那么問(wèn)題來(lái)了，太陽(yáng)系就真的足夠大了嗎？ 當(dāng)然不是，其實(shí)太陽(yáng)系也算是個(gè)小不點(diǎn)。太陽(yáng)系位于銀河系的獵戶(hù)座旋臂之中，在銀河系中，像太陽(yáng)這樣的恒星大概在1000億-4000億顆，銀河系的總質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的1.5萬(wàn)億倍，太陽(yáng)繞銀河系中心運(yùn)動(dòng)一圈大概需要2.5億年。太陽(yáng)系對(duì)于銀河系來(lái)說(shuō)，就如同地球相對(duì)于太陽(yáng)系一樣，幾乎可以忽略不計(jì)的存在。  那銀河系就足夠大了嗎？ 答案顯然也不是這樣的。比銀河系更大的是星系群（或星系團(tuán)），說(shuō)白了就是一群星系的結(jié)合體。銀河系位于的星系群被叫做：本星系群。本星系群直徑達(dá)到了1000萬(wàn)光年，總質(zhì)量約為太陽(yáng)質(zhì)量的65萬(wàn)億倍，大概有幾十個(gè)像銀河系這樣的星系，比如：仙女星系、麥哲倫星云等。  那本星系就足夠大了嗎？ 也不是！比本星系群更大的是超星系群（或超星系團(tuán)），本星系群位于室女座超星系團(tuán)當(dāng)中。室女座超星系團(tuán)直徑達(dá)到了1.1億光年，總質(zhì)量約為太陽(yáng)質(zhì)量的1億億倍，其中包含了大概100個(gè)類(lèi)似于本星系群這樣的星系群（或者星系團(tuán)），與銀河系同等量級(jí)的星系，大概就有4.7萬(wàn)個(gè)。  室女座超星系團(tuán)聽(tīng)起來(lái)已經(jīng)很夸張了，那它算是足夠大的吧？ 答案依然不是！室女座超星系團(tuán)是拉尼亞凱亞超星系團(tuán)的一部分。拉尼亞凱亞超星系團(tuán)當(dāng)中有3個(gè)超星系團(tuán)，它的直徑大約為5.2億光年，總質(zhì)量約為太陽(yáng)質(zhì)量的10億億倍，其中大概包含了10萬(wàn)個(gè)與銀河系同等量級(jí)的星系。  拉尼亞凱亞超星系團(tuán)算是足夠大的了吧？ 實(shí)際上，宇宙目前已知的最大結(jié)構(gòu)叫做：大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)，可以說(shuō)是超星系團(tuán)復(fù)合體。拉尼亞凱亞超星系團(tuán)屬于雙魚(yú)-鯨魚(yú)座超星系團(tuán)復(fù)合體的一部分。雙魚(yú)-鯨魚(yú)座超星系團(tuán)復(fù)合體的長(zhǎng)度約為10億光年，寬度約為1.5億光年，總質(zhì)量約為太陽(yáng)質(zhì)量的100億億倍。 雖然雙魚(yú)-鯨魚(yú)座超星系團(tuán)復(fù)合體屬于大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)，不過(guò)它算是大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)中比較小的存在，有很多大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)要遠(yuǎn)比它大得多，其中已知最大的是：武仙-北冕座長(zhǎng)城，長(zhǎng)度最長(zhǎng)端橫跨約100億光年，另一端的長(zhǎng)度則是72億光年。 而這些大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)其實(shí)都位于可觀測(cè)宇宙當(dāng)中，那什么是可觀測(cè)宇宙？ 根據(jù)相對(duì)論推導(dǎo)得到的結(jié)果，物質(zhì)、信息、能量的速度極限是光速，引力波的速度也是光速，而宇宙誕生于138億年前。 隨后宇宙一直在膨脹，把膨脹效應(yīng)計(jì)算在內(nèi)，人類(lèi)理論上可以觀測(cè)到的最大范圍是一個(gè)以地球?yàn)榍蛐?，直徑?30億光年的球狀空間，超出這個(gè)范圍，它發(fā)出的光暫時(shí)還到不了地球。 在可觀測(cè)宇宙中，與銀河系同等量級(jí)的星系大概有2.2萬(wàn)億個(gè)。從可觀測(cè)宇宙的角度來(lái)看，不要說(shuō)銀河系了，就是本星系群，室女座超星系團(tuán)都是小不點(diǎn)，完全可以忽略不計(jì)的存在。 那可觀測(cè)宇宙應(yīng)該足夠大了吧？ 其實(shí)，也不是！可觀測(cè)宇宙其實(shí)不是全宇宙，它只是宇宙的一小部分。宇宙不僅要比可觀測(cè)宇宙大得多，同時(shí)還在不斷地向外膨脹變大。 那宇宙到底有多大呢？ 答案是：我們還不知道，但不少科學(xué)家相信宇宙大概率是無(wú)限大的。這該如何去理解呢？ 哈勃深空1995年，哈勃望遠(yuǎn)鏡被調(diào)用，朝著夜空中最暗的一個(gè)區(qū)域進(jìn)行連續(xù)10天的曝光。當(dāng)時(shí)的天文家們非常憤怒，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為哈勃望遠(yuǎn)鏡是珍貴的觀測(cè)資源，卻用來(lái)做沒(méi)有任何科研價(jià)值的事情。于是，他們都在等著看笑話(huà)。 結(jié)果，科研機(jī)構(gòu)把這些照片最后疊加到一起之后，進(jìn)行公布，震驚了當(dāng)時(shí)的整個(gè)天文學(xué)界。因此，這個(gè)區(qū)域非常暗，同時(shí)還很小，這域大概就是100米外的一顆網(wǎng)球的大小，結(jié)果這張照片上卻有3000多個(gè)類(lèi)似于銀河系這樣的星系。 這個(gè)發(fā)現(xiàn)不僅具有深刻的科學(xué)內(nèi)涵，這張照片還在后來(lái)被引用了上千次。 這張照片后來(lái)也被稱(chēng)為：哈勃深空。 不僅如此，后來(lái)，哈勃望遠(yuǎn)鏡還進(jìn)行了幾次類(lèi)似的嘗試，拍攝出了哈勃極深空和哈勃超深空。其中，2003年發(fā)起的哈勃超深空項(xiàng)目，拍攝到的這張照片當(dāng)中，大概有10000個(gè)類(lèi)似于銀河系這樣的星系。 無(wú)論是哈勃深空，哈勃極深空，還是哈勃超深空，其實(shí)都在告訴我們一件事情，那就是無(wú)論從地球上朝著宇宙的任何一個(gè)方向望去，都無(wú)法一眼望到邊，同時(shí)還會(huì)發(fā)現(xiàn)似乎每個(gè)方向都差不多，這其實(shí)預(yù)示的一個(gè)可能性，那就是宇宙可能是無(wú)限大，宇宙處處都是中心，無(wú)論是朝著哪個(gè)方向看都一樣。 人類(lèi)到底有多渺??？很可能認(rèn)為，人類(lèi)也就是在空間尺度上顯得渺小而已。但情況真的那么樂(lè)觀嗎？顯然沒(méi)有！ 我們?cè)購(gòu)膬蓚€(gè)層面來(lái)審視這個(gè)問(wèn)題，一個(gè)層面是：物質(zhì)維度，一個(gè)層面是：時(shí)間維度。 我們先從物質(zhì)維度來(lái)看這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，宇宙中其實(shí)還存在著一些我們觀測(cè)不到的物質(zhì)。為何會(huì)觀測(cè)不到呢？ 按照在這個(gè)宇宙當(dāng)中，存在著四種基本作用，分別是：強(qiáng)相互作用、弱相互作用、電磁相互作用以及引力相互作用。 其中強(qiáng)相互作用和弱相互作用主要是集中在原子及以下尺度在發(fā)揮作用，我們平時(shí)能接觸得到的是相互作用，不是引力相互作用，就是電磁相互作用。 我們常說(shuō)的那些“力”，除了引力，其實(shí)都屬于電磁相互作用，比如：彈力、摩擦力等等。人類(lèi)的觀測(cè)，關(guān)于天文設(shè)備的觀察，依賴(lài)的也是電磁相互作用。 換句話(huà)說(shuō)，如果物質(zhì)不參與到電磁相互作用當(dāng)中，那么我們就觀測(cè)不到。事實(shí)上，宇宙中還真的存在著不參與到電磁相互作用的物質(zhì)（或能量），這就是暗物質(zhì)和暗能量。 不僅如此，隨著對(duì)暗物質(zhì)和暗能量的研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，宇宙中已知物質(zhì)的占比竟然只有不到5%，而暗物質(zhì)和暗能量才是宇宙中的大多數(shù)，它們的占比達(dá)到了95%以上。 也就是說(shuō)，人類(lèi)能夠看得到，觀測(cè)的話(huà)，包括人類(lèi)在內(nèi)，只是宇宙的少數(shù)派，而宇宙的多數(shù)派，我們都看不到，連對(duì)方是什么樣子都沒(méi)有搞清楚。 我們?cè)購(gòu)臅r(shí)間維度上來(lái)看，按照宇宙學(xué)的理論，宇宙誕生于138億年前的一次大爆炸，隨后宇宙開(kāi)始劇烈地膨脹。 換句話(huà)說(shuō)，宇宙從誕生到現(xiàn)在，一共有138億年的歷史，如果把宇宙的138億年濃縮成一年來(lái)看，太陽(yáng)的出現(xiàn)大概在這一年的9月1日，地球的出現(xiàn)大概在這一年的9月2日。 這一年最后一天的晚上23:59:52，人類(lèi)文明才誕生。 這一年的最后一秒，人類(lèi)的現(xiàn)代文明才出現(xiàn)，科學(xué)才誕生，而就是在這最后一秒里，人類(lèi)通過(guò)堅(jiān)持不懈地探索未知領(lǐng)域，終于觸及到宇宙的一些本質(zhì)問(wèn)題，搞清楚了這篇文章中提到的各種知識(shí)和理論，同時(shí)發(fā)明了飛機(jī)，火箭，原子彈，芯片等尖端科技。從這一點(diǎn)上看，這一秒雖然斷則，卻因人類(lèi)而精彩，人類(lèi)雖然渺小，卻又胸懷宇宙。 |
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