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“我们现在所居住的地球和可观测的整个宇宙,哪一个更大?”
这个问题是不是觉得很无聊或者很简单?
因为在宇宙等这个尺度上,“地球”什么都不是。
然而,如果我们换个问法: “我们现在所居住的地球和可观测的整个宇宙,如果用粒子来计算,那么粒子的总数哪一个更多?”
这样的问题就有趣起来。
虽说宇宙比地球要大得多,但是如果细分的话难道宇宙中那些比粒子小,但是数量更多的星体数量会多于地球上的沙子吗?
宇宙的可观测直径计算。
首先我们来了解下天文学上怎样定义“可观测宇宙”,那么“可观测”又是怎样一个概念?
为什么宇宙是可以“观测”的呢?
因为从宇宙诞生之初起,宇宙就是在不断的膨胀发展的,所以当我们观察着宇宙的时候其实是在观察这个宇宙是怎样一步步到达现在这个样子的。
我们现在观察离我们较远的一些星体发出的光,都无法知道它们已经消失了还有多少。
因为光从这些星体发射出来要花费很长的时间才能到达我们的眼睛,于是我们只能从当初星体发射出来的光估算出大概这些星体现在的状态。
但是由于光速是一个固定值,所以从两者之间的比值就能计算出观察它们的时间和距离。
所以科学家们通过观测星体发光的光和时间,就对宇宙的发展历史做出了更加具体细致的了解,对宇宙演化过程进行了模拟推演。
直到目前为止,由科学家们认为宇宙大约形成了138亿年。
随着人类探索活动的发展,虽然目前科学家们已经搜索到了一个可以接受的答案,但是随着科学家们技术的发展又提出了新的质疑点。
大约在1965年,斯洛维奇夫妇发明了一套新的观测方法,利用他们的方法发现了以往没有被发现的微波。
于是,在此基础上,对宇宙进行了更加详细的推测,最后推算出宇宙是930亿光年的直径,这个大小也被称作为“哈勃直径”,而这个单位已经成为了天文学上通用的单位之一。
930亿光年的计算方法。
此后,人类又发现了一种方法,就是哈勃定律。
哈勃定律简单来说就是黑洞越遥远,以此运转速度影像我们越明显。
通过这两种方法,我们可以推导出遥远星体与我们之间的关系。
通过这种方法,可以将930亿光年逐渐细分。
假如有一个星体离我们24亿光年,且以40%发光速度离开我们,那么这颗星体很多年来一直在向远方奔跑。
假如有一个星体1000亿光年,且以50%发光速度离开我们,代表了遥远的未来。
所以通过这些遥远星体发出的光,我们就可以知道这些星体之类的物理命运。
但是这930亿光年并不是确切的距离,一方面是因为现在科技还不够先进不能将其拆分得够仔细;
另一方面是因为还有一些星体是我们尚未发现的,它们依旧在我们的周围,将930亿光年进一步扩大却是可能的。
然而,这些未发现的星体又是不确定性的,因为它们可能比宇宙中已发现的星体更多,也可能更少。
总而言之,不可估量,但一定会影响到我们的这个数字;
但是这些影响起始微乎其微,所以还不如先不考虑它们,将其归为未知数。
而通过全宇宙对930亿光年进行拆分之后,就得出了“可观测宇宙”的概念。
宇宙大爆炸及其演变历程。
对于930亿光年的这个谜题,科学家们提出了许多推测,其中宇宙大爆炸理论被当今世界广泛接受的一种推测。
后来人类对宇宙进行了更深层次的探索之后,便渐渐摸索到了进化树,初期宇宙又叫做“奇点”,它是一个比原子核还小的存在,内容非常丰富,是物质以外能量操控形成的一种状态。
随后宇宙不断膨胀,丰富又细腻的粒子也逐渐演变成了我们后来的基本粒子,其中包括质子、中子等等。
随之而来的就是质子和中子的结合了,它们深吸了一口气,然后牵手结合在了一起,组成了后来所有的物质组成部分——氢、氦等轻原子核,它们以双数为配偶结成双,有一部分则单身一人漂泊在太空之中,等待遇见属于自己的伴侣。
这群小家伙们非常开心地聚集到了一起,它们用万物之母——虚空孕育的一部分为自己披上了最美丽最结实的外衣,它就是——原子。
随后,这群原子当中一些更加活泼可爱的进行了碰撞,催生出了各种各样更加精巧华丽的小玩意儿,比如尘埃等等。
而剩下那些静谧乖巧的小可爱们,则为自己搭建起了更加温暖舒适的大房子——星云。
随后它们更加乖巧,更加努力地研究着如何将自己现有的小玩意儿装饰得更加华丽漂亮。
随着它们对自己的认知更加成熟,对自己的建筑工艺更加娴熟,又一阵忙碌过后诞生了东西:星星和行星。
这之后,它们基本上就不会有什么大的变化了,但是它们的后代却会继续为自己打造更加宽敞更大的家园,而这一代代更替演化之后,也就形成了目前可观测到的宇宙。
当这一天再过138亿年,一个叫做大挪移的事件发生的时候,这一切又将重新开始新的循环和演化过程,只不过那个时候将没有“人类”这个物种了,他们会是什么样子呢?
恒星和沙子的数量比较。
回到开头的问题,我们现在可观测到的整片宇宙之中大约有多少颗恒星呢?
科学家们分析了许多数据后认为,这个数字大约是10??—10??颗之间,这是一个非常大的数字,他甚至超出了国际单位制单位范围,因此不得不用符号进行概述。
那么地球上的沙子数量又是多少呢?
沙子,又称沙粒,是岩石在风化过程中溶解出来的一部分,经过不断风化和脱落,总有一天地球上的岩石会被风化成沙粒,当那个时候来临,那么盐粒的数量就将达到10??颗左右。
但是那时候人类又是否会存在呢?
显然不会,139亿年里地球上人类没道辉煌过,但是最终还是走向了灭亡,那样的时候一定只有沙粒,而没有人类活动带来的不稳定因素存在于其中,当那样的时候来临,沙粒数量将会达到10??颗左右。
但不是当前情况下,我们应该将当下和930亿光年的可观测宇宙结合在一起进行研究才比较合理,
在930亿光年的范围之内,我们现在可观测到的恒星数量又有多少呢?
经过许多精确观测后,最终得到了这样一个数字范围:10??—10??颗之间。
“可观测”之后还有“未可观测”,这是不确定性的起源所在,无论是恒星数量还是沙粒数量,都受那些未知因素决定。
因此二者之间的比较可以说相差不多,数量级接近。 |
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