宇宙究竟有多大? 人類即便是窮盡一切,也窺探不到宇宙的5%,這不是科技的限制,而是物理原理的局限。相比宇宙,甚至可以說是相對于太陽系,人類實(shí)在太渺小,渺小到超越了人類自身的想象力。不信? 我們來看幾張著名的照片。首先第一張照片叫做:藍(lán)色彈珠。 《藍(lán)色彈珠》是在距離地球29,000公里的地方拍攝的,地球的輪廓還清晰可見。第二張照片叫做:地出。 《地出》是在距離地球40萬公里左右的地方拍攝的。接下來這張沒有命名,而是一張地球和太陽的全家福。 這張照片是距離地球500萬公里的地方拍攝的,此時(shí)地球和月亮看起來已經(jīng)是很小了。接下來這張照片是這些照片中最有名的,它被天文學(xué)家卡爾·薩根稱為:暗淡藍(lán)點(diǎn)。 這張照片是在距離地球64億公里的地方拍攝的,此時(shí)照片中幾乎看到什么了,唯獨(dú)有一個(gè)0.12個(gè)像素大小的藍(lán)點(diǎn),它就是地球,人類的家園,也是人類的全部了。當(dāng)初這張照片發(fā)布時(shí),讓不少人感到震撼,甚至是讓不少人引發(fā)深思。那么問題來了,為什么這張會有如此影響力呢? 這是因?yàn)檫@張照片切切實(shí)實(shí)地證明了人類的渺小。要知道,拍攝這張照片的探測器是:旅行者一號,它主要航程軌跡就是朝著離開太陽系的方向飛行。 這個(gè)探測器1977年9月5日從地球出發(fā),一直到現(xiàn)在,已經(jīng)飛行了46年的時(shí)間,距離地球238億公里,但距離它飛離太陽系還遠(yuǎn)著呢! 如果我們僅以太陽系最外層的奧爾特云為界,那么旅行者一號起碼要飛行149600億公里,這意味著過去46年,旅行者一號只飛了這段歷程的1/629,按照現(xiàn)在的速度繼續(xù)飛行,它起碼還要飛3萬年,才能抵達(dá)奧爾特云。所以,它其實(shí)還在很靠近太陽中心的位置,而就在這里,基本上已經(jīng)看不到地球了。更不要是說到了奧爾特云,那肯定是完全觀測不到地球的。 很多人可能要說,那是因?yàn)樘栂堤罅?,所以才會這樣。事實(shí)真的如此嗎? 如果從宇宙視角來看,太陽系和地球的渺小程度基本是差不多的。我們都知道,太陽系位于銀河系當(dāng)中。而銀河系當(dāng)中,恒星就有1500億~4000億顆,太陽只是其中平平無奇的一個(gè),雖然絕大多數(shù)的恒星系都是雙星系統(tǒng)或者三星系統(tǒng),但平均下來,在銀河系中,像太陽系這樣的恒星系,至少也有百億個(gè),甚至是千億個(gè)。也就是說,相對于銀河系而言,太陽系基本也是可以忽略不計(jì)的存在。 估計(jì)你也能想到,其實(shí)銀河系在宇宙尺度下,也是極為渺小的存在。比星系更高一級的天體被叫做:星系群或者星系團(tuán),再往上一個(gè)級別被叫做:超星系團(tuán)。那么銀河系其實(shí)位于本星系群當(dāng)中。在本星系群中,類似于銀河系這樣的星系,大概有幾十個(gè),銀河系的大小排行老二,僅次于仙女座星系,在未來40億年里,銀河系和仙女座星系會越來越靠近,直至合并。 而本星系群位于本超星系團(tuán)當(dāng)中,這也被稱為室女座超星系團(tuán),室女座超星系團(tuán)的直徑達(dá)到了1.1億光年,其中包含了4.7萬個(gè)星系。所以說,在室女座超星系團(tuán)當(dāng)中,銀河系也基本上屬于可以忽略不計(jì)的存在了。 那室女座超星系團(tuán)總該夠大了吧?沒有對比就沒有傷害! 其實(shí)宇宙中比室女座超星團(tuán)大的天體還有的是,有一部分甚至和它一樣都屬于超星系團(tuán)。那么問題來,如果一直往上追述,到底有沒有上限呢? 很多人可能首先想到的就是全宇宙??墒聦?shí)上,按照現(xiàn)在的主流理論,我們無法觀測到全宇宙,我們只能觀測到宇宙的一部分。這是因?yàn)橛钪嬲Q生于138億年前的一次大爆炸,隨后空間劇烈膨脹。 由于信息、物質(zhì)、能量傳輸?shù)臉O限速度是光速,所以人類能觀測到的最大范圍就是138光年疊加上膨脹效應(yīng),這就是一個(gè)以930億光年為直徑的球狀空間,也被稱為:可觀測宇宙。 在可觀測宇宙當(dāng)中,含有2.2萬億個(gè)星系,而可觀測宇宙卻僅僅是宇宙的一部分。那么問題來了,宇宙到底有多大? 事實(shí)上,我們現(xiàn)在也并不清楚,甚至有不少學(xué)者認(rèn)為,宇宙可能是無限大的。所以,從空間的角度來看,人類理論上能觀測到的范圍實(shí)在有限。但這還不是最悲劇的。因?yàn)槿绻覀儚臅r(shí)間和物質(zhì)層面來看,人類的渺小還會進(jìn)一步放大。 我們先時(shí)間層面來看,宇宙的年齡是138億年,而我們?nèi)祟愖钤绲奈拿魇翘K美爾文明,誕生于公元前3500年左右,到現(xiàn)在僅僅是5500年,即便是再往前追述,按照生物分類學(xué),現(xiàn)代人屬于人屬物種中的智人,智人最早出現(xiàn)在距今30-20萬年前,人屬第一個(gè)物種是能人,出現(xiàn)在距今200萬年前。無論是5500年,30萬年,還是200萬年,相對于138億年都是微乎其微的,如果我們能把宇宙138億年的歷史看成是一年,那么每一秒就是438年,這意味著能人要到這一年最后一天的晚上22:54:54才出現(xiàn)。 而這一天晚上23:52:23,現(xiàn)代人的祖先智人才出現(xiàn); 23:59:52,人類第一個(gè)文明蘇美爾文明才出現(xiàn); 而在這一年的最后一秒里,現(xiàn)代科學(xué)才誕生,人類經(jīng)歷了工業(yè)革命,比如現(xiàn)代文明。 所以,我們不難發(fā)現(xiàn),從時(shí)間的角度來看,人類的渺小會被進(jìn)一步放大。而從“物質(zhì)-能量”的層面依然也是如此。 根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能等價(jià)理論,物質(zhì)和能量其實(shí)是一體兩面的存在。而在宇宙當(dāng)中,我們已知的物質(zhì)(能量)占據(jù)宇宙物質(zhì)(能量)總量的不到5%。那么剩余的95%以上的物質(zhì)(能量)是什么呢? 其實(shí)我們并不知道,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)其中有一部分和已知物質(zhì)一樣,起到了引力的作用,可以讓宇宙向中心擠壓,這部分也被叫做:暗物質(zhì); 除此之外,還有一部分起到了和引力完全相反的作用,它們讓宇宙膨脹,甚至是撕裂宇宙,這也被叫做:暗能量。 這是因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在已知的宇宙中存在著四種相互作用,包括了強(qiáng)相互作用、弱相互作用、電磁相互作用和引力相互作用。其中暗物質(zhì)只參與到引力相互作用,可能參與弱相互作用,而暗能量可能都不參與這些作用。 而人類依靠的是電磁相互作用來觀測,所以我們無法直接觀測到暗能量和暗物質(zhì),可它們其實(shí)才是宇宙的主宰。宇宙的未來取決于暗物質(zhì)和暗能量誰占主導(dǎo)。 因此,物質(zhì)(能量)的角度來看,人類能觀測到的宇宙還不到5%。如果再疊加上空間和時(shí)間的渺小,說人類是宇宙中的一粒沙子,都有點(diǎn)太看得起人類自己了。 |
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