宇宙很大,這(zhe)個(ge)我們都知(zhi)道。
宇(yu)宙(zhou)具體有多大,我們(men)也可以(yi)給一個(ge)數字——如果是(shi)(shi)指可觀(guan)測宇(yu)宙(zhou),這個(ge)數字是(shi)(shi)930億(yi)光(guang)年(nian)。
但(dan)直接丟(diu)出一(yi)個數字似(si)乎(hu)沒(mei)有真正(zheng)解(jie)決問題(ti),我(wo)們還是沒(mei)法理解(jie)宇(yu)宙究竟有多大。有沒(mei)有可能用日常事物(wu)來比喻一(yi)下呢?
930億光年,換算成米,大概是1E+27米,也就是1后面要跟27個(ge)零,一定要寫出(chu)來的話(hua),那就是
1000000000000000000000000000米
我們再來看看一(yi)(yi)些(xie)常見的長度:大(da)多(duo)數人的身(shen)高不(bu)會超過2米,小轎(jiao)車大(da)約長4~5米,籃球(qiu)(qiu)場長約30米,足球(qiu)(qiu)場長約100米,目前世(shi)界上(shang)(shang)的最高建(jian)筑——哈利(li)法塔,也不(bu)超過1000米。再往上(shang)(shang),就有點超出一(yi)(yi)般(ban)人的認(ren)知范(fan)圍了。
宇宙(zhou)的(de)(de)大小(xiao)和人類的(de)(de)認知(zhi)范圍之間相(xiang)差(cha)多少呢?
1000000000000000000000000倍
或者
24個數量級
想讓人(ren)腦(nao)直接消化24個(ge)數量級的差(cha)距是不太可能(neng)了,于是我設計了一個(ge)思想實驗(yan),嘗試展現如此巨大的數量級差(cha)距意味著什么,同時盡可能(neng)讓整個(ge)過程(cheng)貼合日(ri)常生活,方便一般人(ren)理解。
準備工作
在(zai)(zai)(zai)進行實驗(yan)以(yi)前,我(wo)們首先要在(zai)(zai)(zai)腦海(hai)里把自己(ji)抽離現在(zai)(zai)(zai)這個世(shi)界,成為一名觀(guan)(guan)察者(zhe),這樣子(zi)接下來我(wo)們對這個世(shi)界做的任何改(gai)動都不會對作為觀(guan)(guan)察者(zhe)的我(wo)們造成影(ying)響。
準備(bei)好以(yi)后,我們回過頭來重(zhong)新(xin)審視這個世界。
一階世界
我(wo)們不妨(fang)把(ba)現實世(shi)界稱(cheng)為一(yi)(yi)階(jie)世(shi)界。在一(yi)(yi)階(jie)世(shi)界,肉眼是(shi)(shi)有分(fen)辨極限(xian)的,這個(ge)(ge)(ge)極限(xian)大(da)(da)概是(shi)(shi)一(yi)(yi)根(gen)頭發的厚度——0.1毫米(mi)。接下來我(wo)們要做第一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)操作(zuo):把(ba)一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)正(zheng)常(chang)的成年男性縮(suo)小(xiao)至(zhi)一(yi)(yi)根(gen)頭發厚度的大(da)(da)小(xiao)。成年男性的身高我(wo)們取1.8米(mi),那么換算比(bi)例就是(shi)(shi)1:18000,正(zheng)常(chang)人縮(suo)小(xiao)了18000倍以后(hou),整個(ge)(ge)(ge)世(shi)界也(ye)會跟著縮(suo)小(xiao)18000倍。我(wo)們把(ba)縮(suo)小(xiao)以后(hou)的世(shi)界稱(cheng)為二階(jie)世(shi)界。
二階世界
在這(zhe)個二階世界(jie)里,所有人都只有一根頭發絲那么(me)高(姚明大概是1.3根頭發絲)。
長頸鹿(lu)有(you)三根頭發絲那么高,你的(de)(de)書桌能夠放下一座城(cheng)市(shi)的(de)(de)三維地圖,一場馬拉松的(de)(de)距離相當于(yu)2.3米,而(er)地球(qiu)的(de)(de)直徑大(da)概是700米,和一階世(shi)界中(zhong)的(de)(de)哈(ha)利法塔(828米)相當。
應(ying)該說二階(jie)世界(jie)會(hui)相當有趣,但這(zhe)遠(yuan)沒有達到我們的最終目(mu)的。我們要繼續(xu)前進,再把整個世界(jie)縮小18000倍,進入三階(jie)世界(jie)。
三階世界
這時(shi)候一(yi)(yi)場馬拉松(song)的距(ju)離也(ye)就(jiu)是一(yi)(yi)根頭發絲(si)的厚(hou)度了,地球直(zhi)徑僅為(wei)4厘米(mi)(mi)。月(yue)球的大小(xiao)是1厘米(mi)(mi),木(mu)星是43厘米(mi)(mi),太陽直(zhi)徑大約4.3米(mi)(mi),相當于一(yi)(yi)階世界(jie)中小(xiao)轎車的長度。
三階世界是恒星的樂園,說幾個著名(ming)恒星的尺(chi)寸:北(bei)極星的個頭(tou)是123米(mi),參宿七300米(mi),著名(ming)電燈(deng)泡天津四(si)接近1000米(mi),非常(chang)亮瞎眼了;著名(ming)紅(hong)超巨星參宿四(si)是個直(zhi)徑4000米(mi)的大塊頭(tou),快趕上一階世界的珠穆朗瑪峰一半高。
看上去(qu)地球(qiu)已經足夠小了,這時候的(de)可觀測宇宙(zhou)又有多大呢?
2870000000000000000米
或者
約300光年
依然是一(yi)(yi)個大(da)到(dao)無(wu)法想象的(de)數字。而且我們現在(zai)只走過了(le)8個數量(liang)級,僅僅是旅(lv)程的(de)三分之一(yi)(yi)。現在(zai)繼續把(ba)三階世界(jie)縮(suo)小18000倍(bei),進(jin)入(ru)四階世界(jie)。
四階世界
好了(le),在四階世界里(li)面我們終于可以把太陽系放進屋子里(li)了(le),當然(ran),這里(li)指的是(shi)一階世界的屋子。
這(zhe)時太(tai)陽(yang)只有(you)兩根頭(tou)發(fa)絲那么大,水(shui)星距(ju)(ju)離太(tai)陽(yang)1厘米,金(jin)星距(ju)(ju)離太(tai)陽(yang)2厘米,地球距(ju)(ju)離太(tai)陽(yang)2.6厘米,火星距(ju)(ju)離太(tai)陽(yang)差(cha)不(bu)多4厘米。
再往外,木星(xing)(xing)(xing)距離太陽13厘(li)米(mi),土星(xing)(xing)(xing)是(shi)24厘(li)米(mi),差不多(duo)是(shi)1臺iPad的長度。天王星(xing)(xing)(xing)50厘(li)米(mi),海王星(xing)(xing)(xing)77厘(li)米(mi)。
目前飛的最(zui)遠(yuan)人造物體——旅行者1號距離地球接近4米。
4米差不多(duo)也是(shi)光走上(shang)一(yi)天的距離(li)(4.5米),至(zhi)于1光年(nian),在四(si)階世(shi)界相當于1600米,這意味著如(ru)果想要(yao)在四(si)階世(shi)界找到除(chu)了太陽(yang)以(yi)外(wai)的另一(yi)顆恒(heng)星(xing),你至(zhi)少要(yao)走上(shang)一(yi)個(ge)小時。
別要求太多(duo),起碼(ma)走(zou)路就(jiu)能(neng)到,電影里還(huan)要兩千多(duo)年呢。
五階世界
進入五(wu)階(jie)世界,包括(kuo)柯伊柏帶(dai)在內的整個太陽系(直(zhi)徑100AU)會被壓(ya)縮至一根頭發絲的大小(xiao)。
五階(jie)世(shi)界和一階(jie)世(shi)界已(yi)經相差了(le)17個數量級,最巨大(da)的恒星也(ye)已(yi)經無法分(fen)辨出大(da)小,但即便如此我們能感受(shou)到(dao)的也(ye)還只是(shi)銀(yin)河(he)系的一角。
何以見得?
整個銀河系在五階(jie)世(shi)界是(shi)直徑(jing)超過10千(qian)米的(de)存在。這在一(yi)階(jie)世(shi)界里(li)也算是(shi)一(yi)座小城的(de)規模了。
在這座小(xiao)城里,有20厘米大的馬頭星云:
在六階(jie)世界,直徑24光年的(de)獵戶座(zuo)大星云被壓縮成一根(gen)頭發(fa)絲的(de)大小——準確來說,是1.3根(gen)。
重點是你終于(yu)可以把銀(yin)河(he)系(xi)(xi)捧在(zai)手心了。銀(yin)河(he)系(xi)(xi)看著就像(xiang)是一個(ge)直徑64厘(li)米(mi)的大(da)圓(yuan)盤,仙女座大(da)星系(xi)(xi)稍大(da)一些,有(you)80厘(li)米(mi)。兩(liang)者相(xiang)距大(da)約(yue)11米(mi)。
以(yi)銀河系為中心的方(fang)圓25米的范圍(大概半個足球(qiu)場),屬于本星(xing)系群,包含大約50個星(xing)系,銀河系和仙女座星(xing)系是其中的核心成員。