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回顧:若地球只有4厘米,那麽等比縮小的宇宙有多大?宇宙真的太大了

2024-06-26科學

在現代人的概念中, 地球的大小清晰地反映出了我們對於「大」的定義 ,我們生活的這顆星球在體積和表面積上都足以讓我們驚訝。

而很多人不會想到的是,就是 「認識地球」 這樣對於如今的人們來說稀松平常的事情,在歷史上其實也經歷了漫長的認知過程,甚至一度還引起了 思想上的巨大震動

在比較久遠的年代裏, 不同地域的人們對於世界的概念也大不相同 。比如中國古代的人們認為「天圓地方「,這是一種非常樸素的世界觀。而在很多其他的文化背景下,世界往往依托於神話的基礎存在。

不過,不管是哪一種世界觀,都在我們的現代科學發展後被革新,我們知道了 自己生活的這片大地是行星地球的一部份 ,而 地球只是太陽系中的一顆普通行星 ,不管是質素還是大小都不算特別突出的。而在我們的行星之外,還要一個更加廣闊的宇宙。

地球究竟有多大?

盡管我們都知道地球是非常龐大的,但它的具體大小究竟是多少?我們先從表面積來看,地球是一個近似的球形,而球體的表面積需要運用公式 S=4πr²=πD² 來計算,其中在 赤道的周長是 40076公裏 ,因此 地球的表面積是大約是5.1億平方千米

按理來說這樣的面積要住下數十億人是綽綽有余的,但是人是一種必須生活在陸地上的動物,而 地球表面有百分之七十都是海洋,陸地上也有很大一部份不適合人類居住 ,比如沙漠等等,因此現在已經稍顯 「擁擠」

說完了地球的表面積,接下來讓我們看看地球的體積吧。球體的體積公式是V=(4/3)πr^3,我們經過測算知道地球的直徑大約是6378千米,由此可以算出 地球的體積大約是10832億立方千米

這個數碼是什麽概念呢? 一個成年人的體積大約是0.059立方米 ,和地球比起來我們的簡直可以說是微不足道。因此,在人類文明發展的前幾千年中,我們一直都沒能夠了解到地球的全貌。

太陽的大小

盡管對於人類來說地球已經很大了,但是在我們的生活中,卻時時刻刻受到著另一個更加龐大的天體的影響,那就是太陽。地球上之所以會有 晝夜、四季 ,甚至能夠好好地在宇宙中執行,都是因為有 太陽 這顆恒星的的存在。

太陽不光給我們帶來了孕育生命所 必不可少的光和熱 ,也無時無刻不在 吸引著太陽系中的所有天體 ,讓它們能夠好好地沿著自己的軌域執行。有著這樣強大重力的天體,其體積自然也是非常驚人的, 地球和太陽比起來就顯得非常小了

根據測算, 太陽的體積大約是1.412 ×10^18立方千米,是地球的130萬倍 。也就是說,如果我們將地球投入空心的「太陽」中,那麽 需要130萬顆地球才能夠將其填滿 ,可想而知它是有多大了。

我們平常看到的太陽之所以沒那麽大,甚至和月亮差不多,那是因為我們離太陽的距離比較遠,而月亮是離我們很近的天體。或許你會覺得,太陽的體積已經是一個「天文數碼」了,但其實 宇宙中還有許許多多比太陽更大的天體 ,也許我們擡頭時看到的星星都是如此。

宇宙中那些誇張的天體

如果要從更大的層面來觀察宇宙,我們再使用我們平常的長度、體積單位對其進行定義就顯得有些力不從心了。因此我們在這裏不妨假設, 地球是一顆直徑只有四厘米的乒乓球,那麽太陽的直徑就是大約4.3米 ,是不是變得能夠想象了?

但是接下來要說的這些恒星的大小,將再一次重新整理我們的宇宙觀念。我們在夜空中能夠看到的明亮星星, 除了太陽系中的距離較近的行星之外,基本上都是體積和亮度都比較大的恒星 。比如我們經常視為路標的天狼星,其體積就要比太陽更大。

在宇宙中還有許許多多比太陽大得多的恒星,其中一些的體積甚至可以算作是「巨無霸」級別。比如 人類所知的最大的恒星之一的盾牌座UY,其體積是太陽的45億倍 。也就是說, 如果地球只是一顆4厘米直徑的乒乓球,那麽盾牌座UY的直徑就達到了7460米

單個天體的體積尚且如此誇張,那麽那些更加龐大的宇宙單位呢?比如我們所在的太陽系、銀河系,甚至是更大的星團、星雲,乃至於整個已知宇宙的大小呢? 若是地球的直徑只有4厘米,那麽等比縮小的宇宙有多大?

我們先來看看我們的太陽系。 太陽系的真實直徑大約是十萬個天文單位 ,這不僅僅是包含了太陽系的各大行星,還有外圍的凱伯帶和奧爾特星雲。

如果和「4厘米的地球」比起來的話, 我們到太陽系的邊界距離大約是29700公裏 ,這一距離甚至比地球本身的真實直徑都要大了。大家可以想象一下,我們的太陽系是一個怎樣龐大的世界,而人類想要在未來沖出太陽系,還需要經過大量的努力才行。

整個宇宙的大小

既然連太陽系都已經如此誇張,那麽在更大的層面上又如何? 銀河系是我們所在的星系,但太陽並非處在銀河系的中心,是一顆處在邊緣的「不起眼」的恒星。

根據研究者們的推測, 銀河系的中心離太陽系大約有7.7億公裏 ,註意這還是 在地球只有4厘米的前提下的等比縮小體積 ,如果在這個前提下觀察我們的銀河系,那麽 它的直徑大約是55億公裏公裏左右 。至於其他星系和我們的距離,那麽至少都是數百億公裏了。而在銀河系之上,我們還有 本星系群和室女座超星系團 ,後者的直徑達到了 3.2萬億公裏

在室女座超星系團之上,還有 巨大的拉尼亞凱亞超星系團 ,其直徑大約是15.4萬億公裏,用我們平常使用的長度單位已經顯得有些繁雜,需要使用「光年」這樣的距離單位了。那麽 我們的可觀測宇宙究竟有多大?

宇宙膨脹的速度要比光傳播的速度更快,因此我們看到的宇宙永遠都是一個有限的宇宙。但就是這樣一個有限的宇宙,其 直徑大約在292光年左右,這還是按照「4厘米」地球等比縮小之後的結果 。由此來看,宇宙真是太大了!

我們對於宇宙的探索

光速是宇宙中物質理論上的最快速度 ,而人類現在能夠制造出的飛行器離這個目標還在十分遙遠。人類目前發射過的行走最遠的飛行器是四十多年前的 「旅行者1號」 ,如今已經進入了奧爾特星雲的範圍,但是離徹底離開太陽系還有很遠。

盡管我們在不斷努力,但是距離亞光速飛行都還有很大的距離,更不要說完成光速飛行了,那在短時間內幾乎是不可能達到的目標。但即使是達到了光速,要想探索更為廣大的宇宙也非常困難, 我們難道永遠也沒有辦法去往別的星系了嗎?

也許,未來的人類可以不再在絕對的速度上繼續努力,而是更換一種方式去未來完成星際旅行,那就是進行 空間的躍遷 。人類世界對於空間和物質的理論在不斷深入,我們已經能夠獲得一些在關於 空間折疊 的理論關鍵,比如其中關鍵的 反物質

盡管目前這些理論還沒有徹底變成現實,但是至少為我們指明了一條全然不同的道路,去探索無窮無盡的宇宙空間, 也許在未來的某一天,我們真的能夠看到可觀測宇宙之外的模樣。

結語

目前相當大的一部份學者認為, 我們所在的這個宇宙是無窮無盡的 ,這是透過各種不同的測量方式所得出的結論。

但「無限」並不能夠成為我們不去探索宇宙的理由,因為人類這個物種之所以能夠在數百萬年的時間內建立起自己的文明,很大程度上也是我們 天生的好奇心 帶來的。 好奇心和求知欲給我們帶來了知識,讓我們獲得了更好的生活 ,並且也指導著我們在今後繼續前進, 獲得更加偉大的成就

我們對於地球本身的探索就花了這麽久的時間,而且至今都還沒能夠完全搞清楚關於地球的一切,更不要說龐大到難以想象的宇宙本身了。因此,我們在積極進取的同時也 需要留出足夠的時間 ,這並不是能夠一蹴而就的事情。

不過令人欣慰的是, 我們的科學技術在近百年來呈現出發展得越來越快的趨勢 ,也許我們不必像是過去一樣等待那麽久的時間就可以看到下一次「科技革命」的到來,能夠讓我們的生活再次大變樣,說不定距離宇宙深處也更近了。