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回顾:宇宙有多大?若把地球缩小成4厘米,等比缩小的宇宙仍旧很大

地球,这颗我们生活其中的蓝色星球,是我们所熟知的宇宙中的一个微小存在。然而,当我们仔细思考地球的大小时,我们会惊叹于它的宏伟和壮丽。地

地球的直径约为12742公里,最长的纬线赤道的长度约为40075公里。地球的总体积也是令人难以置信的。科学家估计,地球的总体积约为1.08321 x 10^12立方公里。这个体积包括了地球的大气层、陆地和海洋,以及地球内部的岩石、熔岩和熔融金属的复杂结构。

地球的陆地面积约为14894万平方公里,这已经是非常庞大的数字。然而海洋覆盖了地球的表面,占据了地球表面的约70%,其面积约为36113万平方公里。然而,尽管地球的大小令人印象深刻,但它在整个宇宙中只是微不足道的存在。地球在宇宙的尺度上只是一个微小的点,而我们所理解的宇宙则包含了无数的星系、恒星和行星。假设我们将地球缩小到只有4厘米,整个宇宙等比缩小后又有多大呢?

地球其实很小

在我们日常生活中,我们往往局限于地球这个小小的行星,难以想象宇宙的巨大和无垠。以每天都会照常升起的太阳为例,太阳的直径约为1,391,000千米,这个数字是地球直径的约109倍,这使得太阳的体积达到了惊人的1.41 x 10^18立方千米,足以容纳约130万个地球。

当我们深入了解太阳时,我们会发现它的质量也令人惊叹。太阳的质量约为1.989 x 10^30千克,这相当于地球质量的约333,000倍,占太阳系总质量的99.86%,是太阳系中绝对的王者。它的引力影响着太阳系中的行星和其他天体的运动。如果把地球缩小为直径4厘米的乒乓球,那么以同比例缩小的太阳就是直径4米多的巨型球形建筑。

太阳其实也不算大

然而,尽管太阳在地球尺度上是如此巨大,与整个宇宙相比,太阳只是一个普通的恒星。宇宙中有无数的恒星,其中许多比太阳更大、更亮,比如著名的史蒂文森2-18。

史蒂文森2-18是一颗红超巨星,位于盾牌座,并被归类为Stephenson 2(史蒂文森2)星团的一部分。它是由查尔斯·布鲁斯·史蒂文森在1990年发现的,因此就以他的名字命名。这颗恒星距离地球约20000光年,属于银河系中较远的恒星之一。

史蒂文森2-18以其明亮的特点而闻名。作为红超巨星之一,它的亮度非常惊人。尽管距离遥远,但它仍然是银河系中最亮的恒星之一。科学家估计,史蒂文森2-18的绝对视星等约为-11.5,相当于满月的亮度。这使得它在夜空中非常引人注目。

除了亮度,史蒂文森2-18还以其巨大的体积而闻名。它的半径约为太阳的2158倍,这意味着它的体积相当于太阳的100亿倍。如果我们将史蒂文森2-18放置在太阳系中心,它的边缘将超过土星的轨道。如果太阳是直径4米的球型建筑,那么史蒂文森2-18在同比例状态下,就是直径8800米左右的小天体,两者根本就已经不是一个量级。尽管史蒂文森2-18这样的超级恒星已经堪称巨大,但在宇宙面前还是有点不够看。

宇宙究竟有多大?

宇宙究竟有多大?这是一个令人难以想象的问题。人类对于宇宙的规模的认知一直在不断扩大,但我们仍然无法完全理解宇宙的边界和它的真正大小。

根据目前的观测和测量,宇宙的年龄约为138亿年,而我们所能观测到的宇宙范围被称为可观测宇宙,估计直径约为930亿光年,其中每光年相当于94608亿公里。这个数字看起来非常庞大,但实际上它只是我们所能观测到的宇宙范围,而不是宇宙的总体规模。

根据宇宙的膨胀理论,宇宙比我们所能观测到的范围要大得多。宇宙的膨胀速度超过了光速,这意味着光线从宇宙的边界传播到我们的观测位置需要一定的时间。因此,我们只能看到过去的宇宙,而无法观测到现在或未来的宇宙。

而根据宇宙膨胀的理论,宇宙可能是无限大的。这意味着宇宙没有边界,也没有中心点。宇宙中的物质和能量在不断扩散和分布,形成了各种结构,如星系、星云和星际空间。我们观测到的宇宙中有数以百亿计的星系,每个星系都包含着数以百亿计的恒星。这些恒星形成了星系团和超星系团,它们以一定的结构排列和分布在宇宙中。这种层级结构的存在表明宇宙在不同尺度上都呈现出一定的规律性。

此外,宇宙中的星系之间也存在大规模的结构,如超级星系团和巨大的星系墙。这些结构延伸了数百万光年,形成了宇宙中的巨大天空网络。这些结构的存在进一步证明了宇宙的广阔和复杂性。然而,无论我们对宇宙的观测和推测有多深入,宇宙的真正大小仍然超出了我们的想象。宇宙中的距离和尺度是如此之大,以至于我们无法用常规的度量单位来描述。我们只能通过数学和物理模型来尝试理解宇宙的奇迹。

大部分我们把地球缩小到4厘米时,同比例下,宇宙就会成为一个直径约为292光年球形空间,而这依然是庞大到可以说是令人绝望的大小。

292光年是什么概念?

光年是指光在真空中传播一年所经过的距离,具体而言,光速约为每秒30万公里,1光年相当于94608亿公里。目前我们日常生活中乘坐的最快交通工具是民航飞机,一般的客机速度大约为每小时900公里,换言之以飞机的速度我们需要120万年才能走完1光年的距离。从这一点也可以看到,即使宇宙缩小无数倍,我们也很难去探索它,未来我们还有希望真正了解宇宙吗?

以目前的技术来说,即使采用核能我们也很难说能探索宇宙。目前最快的宇宙飞船是美国的朱诺号木星探测器,它在2016年借助木星的巨大引力,速度达到了每小时26.5万公里,以这个速度只需要4000多年就能走完1光年的距离,但这个时间维度已经远远超过了人类的寿命限制。由于朱诺号借助的是木星引力,可以想见这种速度很难在太空航行中长时间保持,如果我们仍以现有的技术去发展星际航行,那么将很难突破这个速度。太阳系的广义范围半径大约为2光年,这将可能成为困死我们的牢笼,为此科学家们提出了虫洞和曲速引擎理论,企图突破光速的限制。

虫洞是连接宇宙不同区域的一种通道,可以通过其中的曲折路径实现快速的跨越。虫洞理论基于爱因斯坦的广义相对论,爱因斯坦认为通过曲折的时空路径,人类可以实现超光速的时空旅行。利用虫洞我们能通过弯曲的时空,快速到达宇宙中的另一个点。可惜的是虫洞目前只存在于理论中,我们至今未发现虫洞的存在。

类似于虫洞,科学家们又提出了曲速引擎的概念。曲速引擎是一种能够操纵时空的装置。它可以弯曲时空形成一个“时空泡”,空间在时空泡前方被压缩,在时空泡后方则膨胀。飞船在时空泡中就能够在不违背相对论的情况下超光速航行。这种技术目前还只存在于概念中,2015年,美国宇航局的科学家声称已经开始研究曲速引擎的可行性,但目前还没有大的进展。

结语

宇宙空间是巨大的,我们很可能终其一生都无法真正探索宇宙,甚至一个“小小”的太阳系就可能困死我们。然而人类从未向困难屈服,我们将寻找新的技术去突破现有的限制。相信终有一天我们能走出去,亲眼看看这辽阔的宇宙。

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