宇宙尺度到底是个什么样的尺度？

guaigege

▲宇宙到底有多大？这是个哲学问题，更是个科学问题。
仰望天空，宇宙到底有多大？
这是从古到今，从你到我，从哲学到科学，一直困扰我们的重要命题。
要想真正感同身受宇宙到底有多大——除非有一天你的真身能够穿越整个宇宙，暂且的办法恐怕只有一个，那就是：带上你那丰富的想象力和感受力，让我带你来把宇宙大穿越——一个二维化的已知宇宙！叫你彻底嗨个够！


▲人类与地球之母相比，到底渺小多少？
先拿你最熟悉的尺度衡量吧，你的身高VS地球的直径，比比看——相差竟然足足1000万倍。
1000万啥概念？1000你足够理解是吧。要是你以每秒数一个数字的速度（先别嫌慢），数完1000的话，你得需要16分钟。要是数完1000万呢？你得整整花上174天！
当然，这期间也不能太虐待你，准许你每天睡8小时，16个小时用来全部数数字！一秒就一个数，就得数174天！看来当个千万富翁也挺累。


▲2016年5月29日，美国深太空气候观测站拍摄的地球自转影像
这下，你对相差1000万倍，有点概念了吧。对地球有多大，有些直观概念了吧。

我们再来看看地球VS太阳，比较一下他俩的个头儿。


▲太阳是地球体积的130万倍！这是按照大小比例放置一块儿的示意图。
它俩相差130万倍！按照刚才一秒数一个数字的速度，你得数上23天。
不看不知道，一看吓一跳！地球——就是图里几乎看不见的小点点。


领教了太阳的庞大身躯，再看看整个太阳系的大小吧。
一提到太阳系，通常我们脑子里的概念都是这样的——


▲太阳系恒星、行星、彗星、小行星主要构成的示意图。
从里往外，从太阳一直到冥王星，不停飞！按照光速也得飞上5个多小时。


▲最上面是太阳，最下边是冥王星+卫星卡戎，没有按照实际比例制图。因为一张图根本装不下整个太阳系。

这就是我们的太阳系。其实只是一小部分。对！还没出太阳系，远着呢。
从冥王星到太阳平均有40个AU，AU是指天文单位，一个日地距离1.5亿公里。这就是说，冥王星距离太阳，是地球距离太阳的整整40倍！

要是从这里回望地球，我们的母星会是啥样呢？


▲就是这样。人类最远探测器「旅行者1号」从60亿公里外拍摄的地球——圆圈中的小点点。
要知道，冥王星以外还有柯伊伯带、奥尔特星云呢。
奥尔特星云大约从距离太阳5万个AU（约1光年），一直延伸到10万个AU（1.87光年）。


▲奥尔特星云包裹下的整个太阳系，这是广义上的太阳系，相比而言狭义的太阳系实在太小了。
要是有外星人从这里窥视太阳系的话，别说地球了，就是太阳都不容易被看到。
再往外飞什么样？就是这样——


▲距离我们最近的恒星系邻居——半人马座α足足有4.3光年！对，就是以光速飞行也得4.3年才能到达。
光速飞行，对于人类来说还是太科幻了，还是换成现实点的人类飞行器吧——旅行者1号，按照它目前17.062公里/秒（61452公里/小时）的速度， 至少还要花上7万3千6百年的时间才能飞到。
但别忘了，咱太阳系可是银河系小小小小的一部分喔。直观看一下两者之间的大小吧——


▲红字标注的是太阳系和邻近星际空间，处于银河系的位置。
太阳系VS银河系，它俩大小相差多大呢？给出一串数字不如给出一个比喻。


▲等比例缩小的话，如果拿肉眼看不见的白细胞当作太阳，那么整个美国就是银河系了。
打个比方，我们把太阳缩小成一个白细胞那么小，整个银河系就有美国辣么大！！！
难怪外星人总是找不着咱小小小小的地球呢！



▲看到这张图之后，是不是感觉自己就像坐井观天一样。外面的世界其实更大。
更悲催的是，我们用肉眼看到的所有星星，都在这个黄色圈圈里。而整个银河系至少有1000亿颗恒星！也有天文学家统计多达4000亿颗。这是因为部分天区被遮蔽了，无法被彻底观测。
1000亿是啥概念？我们还是按照一秒数一个数字的节奏来玩玩，但规则稍有改动，要求你全天24小时一刻不停地数，为啥？因为数字太庞大了，所以你最好先变成AI再来数。这样的话，等你数完1000亿，时间早过了3000年。
当然，悲催的感觉还在后头呢——银河系之外还有更大的宇宙空间——本星系群。


▲直径10万光年的银河系VS直径1000万光年的本星系群对比
本星系群有超过50个星系，包含第一大的仙女座星系、第二大的银河系，整个直径大约1000万光年。偌大的银河系摆到本星系群里，就是一个亮点而已。
但本星系群远远不是宇宙的全部，它又属于范围更大的室女座超星系团。


▲本星系群VS室女座超星系团，1000万光年与1亿1000万光年之间的差异。
室女座超星系团真是大度能容得天下物，本星系群也成了一粒尘埃。



▲拉尼亚凯亚超星系团跨度5.2亿光年
室女座超星系团之外，还有更大的超星系团——拉尼亚凯亚超星系团。2014年，天文学家重新确定了超星系团，以往我们熟悉的室女座超星系团，只是拉尼亚凯亚的一部分而已。
拉尼亚凯亚Laniakea这个词来自于夏威夷语，意为「无尽的天堂」。这个横跨5.2亿光年的天堂，的确让人无法想象到底有多大。
当然，比拉尼亚凯亚超星系团更大的宇宙空间，还有已知最大的宇宙结构——纤维状结构，以及纤维状结构之间的宇宙空间——空洞，还有最大的非结构——长城。


▲以地球为中心，十亿光年尺度的宇宙，由许多空洞和纤维结构组成。
但所有这些，都被打包在人类已知宇宙——可观测宇宙里。


▲可观测宇宙半径约为465亿光年，直径约为930亿光年。
这就是可观测宇宙的模拟全图，室女座超星系团位于中心位置，但因过于渺小以至于看不见。
有人问了，什么叫可观测宇宙？
所谓可观测，就是人类动用所有手段，最大限度地观测到最远天体发出的光线或其他辐射。目前我们测定的可观测宇宙半径约为465亿光年，直径约为930亿光年。根据宇宙学原理，从任何方向到可观测宇宙边缘的距离大致是相等的，所以呢，可观测宇宙是相对于观测者来说的——人类有自己的可观测宇宙，同理，宇宙其他文明也应该有自己的可观测宇宙。
需要说明一下，目前人类只能观测到：宇宙从不透明变为透明的临界最后散射面，也就是宇宙大爆炸之后38万年，最早出现原子、光子的样子。不过，应该相信在未来的技术下，人类有可能观测到更古老的宇宙中微子背景辐射，甚至可能利用引力波探测到宇宙的最初模样。


▲艺术家对可观测宇宙尺度的构想：以太阳为中心，往外是太阳系内行星和外行星，柯伊伯带，奥尔特云，半人马座α，猎户臂，银河系，仙女座星系，邻近星系，宇宙纤维状结构，宇宙微波辐射，以及处在边缘不可见的大爆炸等离子体。

说到这儿——宇宙到底有多大，其实还没完呢。因为说来说去，我们一直说的是可见物质或者是可观测物质，从你我、地球、银河系一直到可观测宇宙，其实只是普通物质。但对于整个宇宙来说，仅仅是冰山一角，确切点说只占4.9%。剩下绝大部分竟然都是神秘的暗物质、暗能量！只有引力效应、看不见摸不着测不到的暗物质占据26.8%，拥有巨大斥力、加速隔离星系、让宇宙加速膨胀的暗能量占到68.3%。
看起来，占据整个宇宙支配地位的两大暗势力——暗物质、暗能量，人类竟然对它们知之甚少。动不动就大谈宇宙的人（包括我自己在内），其实对整个宇宙基本是无知的。足够讽刺是吧。

说到这儿，我马上就要迷失在宇宙的广袤和虚空当中了。不管什么银河系、超星系团连一粒尘埃都不是，只能算作一个像素点而已。至于地球、人类、我们，摆在这个尺度下，算作什么呢？


▲宇宙老玩童爱因斯坦开创了现代宇宙学。
有个叫爱因斯坦的老人家说过，「宇宙里唯有两件事是无限滴，那就是宇宙的大小与人的愚蠢。不过呢，宇宙的大小我是不能肯定滴。」

看样子老人家对人的愚蠢还是心里有数滴。肉眼凡胎的我，每每郁闷时就想想介个偌大的宇宙，再瞧瞧眼下的尘事——在宇宙这个尺度上，就连银河系都算不上个尘埃，地球上70亿分之一的咱还能算个神马？！
对于我来说，宇宙就是一种生活的解药。

圆月小侠

那么，我在宇宙中算什么？或者什么比例呢？？

璀璨星辰

感谢科普～～

flkin

照这样说，不变成硅基生物这么飞不出去了

mjbswji

浩瀚