作者:人类研究所 2023/3/26
宇宙究竟有多大?
人类即便是穷尽一切,也窥探不到宇宙的5%,这不是科技的限制,而是物理原理的局限。相比宇宙,甚至可以说是相对于太阳系,人类实在太渺小,渺小到超越了人类自身的想象力。不信?
我们来看几张著名的照片。首先第一张照片叫做:蓝色弹珠。
![人类究竟有多渺小?已飞238亿公里飞船,拍摄的一张照片令人深思 人类究竟有多渺小?已飞238亿公里飞船,拍摄的一张照片令人深思](https://0.rc.xiniu.com/g4/M00/82/54/CgAG0mQ8kKiAJUFxAAfrIDaGyuI477.jpg)
《蓝色弹珠》是在距离地球29,000公里的地方拍摄的,地球的轮廓还清晰可见。第二张照片叫做:地出。
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《地出》是在距离地球40万公里左右的地方拍摄的。接下来这张没有命名,而是一张地球和太阳的全家福。
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这张照片是距离地球500万公里的地方拍摄的,此时地球和月亮看起来已经是很小了。接下来这张照片是这些照片中最有名的,它被天文学家卡尔·萨根称为:暗淡蓝点。
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这张照片是在距离地球64亿公里的地方拍摄的,此时照片中几乎看到什么了,唯独有一个0.12个像素大小的蓝点,它就是地球,人类的家园,也是人类的全部了。当初这张照片发布时,让不少人感到震撼,甚至是让不少人引发深思。那么问题来了,为什么这张会有如此影响力呢?
这是因为这张照片切切实实地证明了人类的渺小。要知道,拍摄这张照片的探测器是:旅行者一号,它主要航程轨迹就是朝着离开太阳系的方向飞行。
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这个探测器1977年9月5日从地球出发,一直到现在,已经飞行了46年的时间,距离地球238亿公里,但距离它飞离太阳系还远着呢!
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如果我们仅以太阳系最外层的奥尔特云为界,那么旅行者一号起码要飞行149600亿公里,这意味着过去46年,旅行者一号只飞了这段历程的1/629,按照现在的速度继续飞行,它起码还要飞3万年,才能抵达奥尔特云。所以,它其实还在很靠近太阳中心的位置,而就在这里,基本上已经看不到地球了。更不要是说到了奥尔特云,那肯定是完全观测不到地球的。
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很多人可能要说,那是因为太阳系太大了,所以才会这样。事实真的如此吗?
如果从宇宙视角来看,太阳系和地球的渺小程度基本是差不多的。我们都知道,太阳系位于银河系当中。而银河系当中,恒星就有1500亿~4000亿颗,太阳只是其中平平无奇的一个,虽然绝大多数的恒星系都是双星系统或者三星系统,但平均下来,在银河系中,像太阳系这样的恒星系,至少也有百亿个,甚至是千亿个。也就是说,相对于银河系而言,太阳系基本也是可以忽略不计的存在。
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估计你也能想到,其实银河系在宇宙尺度下,也是极为渺小的存在。比星系更高一级的天体被叫做:星系群或者星系团,再往上一个级别被叫做:超星系团。那么银河系其实位于本星系群当中。在本星系群中,类似于银河系这样的星系,大概有几十个,银河系的大小排行老二,仅次于仙女座星系,在未来40亿年里,银河系和仙女座星系会越来越靠近,直至合并。
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而本星系群位于本超星系团当中,这也被称为室女座超星系团,室女座超星系团的直径达到了1.1亿光年,其中包含了4.7万个星系。所以说,在室女座超星系团当中,银河系也基本上属于可以忽略不计的存在了。
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那室女座超星系团总该够大了吧?没有对比就没有伤害!
其实宇宙中比室女座超星团大的天体还有的是,有一部分甚至和它一样都属于超星系团。那么问题来,如果一直往上追述,到底有没有上限呢?
很多人可能首先想到的就是全宇宙。可事实上,按照现在的主流理论,我们无法观测到全宇宙,我们只能观测到宇宙的一部分。这是因为宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸,随后空间剧烈膨胀。
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由于信息、物质、能量传输的极限速度是光速,所以人类能观测到的最大范围就是138光年叠加上膨胀效应,这就是一个以930亿光年为直径的球状空间,也被称为:可观测宇宙。
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在可观测宇宙当中,含有2.2万亿个星系,而可观测宇宙却仅仅是宇宙的一部分。那么问题来了,宇宙到底有多大?
事实上,我们现在也并不清楚,甚至有不少学者认为,宇宙可能是无限大的。所以,从空间的角度来看,人类理论上能观测到的范围实在有限。但这还不是最悲剧的。因为如果我们从时间和物质层面来看,人类的渺小还会进一步放大。
我们先时间层面来看,宇宙的年龄是138亿年,而我们人类最早的文明是苏美尔文明,诞生于公元前3500年左右,到现在仅仅是5500年,即便是再往前追述,按照生物分类学,现代人属于人属物种中的智人,智人最早出现在距今30-20万年前,人属第一个物种是能人,出现在距今200万年前。无论是5500年,30万年,还是200万年,相对于138亿年都是微乎其微的,如果我们能把宇宙138亿年的历史看成是一年,那么每一秒就是438年,这意味着能人要到这一年最后一天的晚上22:54:54才出现。
而这一天晚上23:52:23,现代人的祖先智人才出现;
23:59:52,人类第一个文明苏美尔文明才出现;
而在这一年的最后一秒里,现代科学才诞生,人类经历了工业革命,比如现代文明。
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所以,我们不难发现,从时间的角度来看,人类的渺小会被进一步放大。而从“物质-能量”的层面依然也是如此。
根据爱因斯坦的质能等价理论,物质和能量其实是一体两面的存在。而在宇宙当中,我们已知的物质(能量)占据宇宙物质(能量)总量的不到5%。那么剩余的95%以上的物质(能量)是什么呢?
其实我们并不知道,科学家发现其中有一部分和已知物质一样,起到了引力的作用,可以让宇宙向中心挤压,这部分也被叫做:暗物质;
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除此之外,还有一部分起到了和引力完全相反的作用,它们让宇宙膨胀,甚至是撕裂宇宙,这也被叫做:暗能量。
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这是因为我们现在已知的宇宙中存在着四种相互作用,包括了强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。其中暗物质只参与到引力相互作用,可能参与弱相互作用,而暗能量可能都不参与这些作用。
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而人类依靠的是电磁相互作用来观测,所以我们无法直接观测到暗能量和暗物质,可它们其实才是宇宙的主宰。宇宙的未来取决于暗物质和暗能量谁占主导。
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因此,物质(能量)的角度来看,人类能观测到的宇宙还不到5%。如果再叠加上空间和时间的渺小,说人类是宇宙中的一粒沙子,都有点太看得起人类自己了。