宇宙很大,這個(gè)我們都知道。
宇宙具體有多大,我們也可以給一個(gè)數(shù)字——如果是指可觀測(cè)宇宙,這個(gè)數(shù)字是930億光年。
但直接丟出一個(gè)數(shù)字似乎沒有真正解決問題,我們還是沒法理解宇宙究竟有多大。有沒有可能用日常事物來比喻一下呢?
930億光年,換算成米,大概是1E+27米,也就是1后面要跟27個(gè)零,一定要寫出來的話,那就是
1000000000000000000000000000米
我們?cè)賮砜纯匆恍┏R姷拈L度:大多數(shù)人的身高不會(huì)超過2米,小轎車大約長4~5米,籃球場(chǎng)長約30米,足球場(chǎng)長約100米,目前世界上的最高建筑——哈利法塔,也不超過1000米。再往上,就有點(diǎn)超出一般人的認(rèn)知范圍了。
宇宙的大小和人類的認(rèn)知范圍之間相差多少呢?
1000000000000000000000000倍
或者
24個(gè)數(shù)量級(jí)
想讓人腦直接消化24個(gè)數(shù)量級(jí)的差距是不太可能了,于是我設(shè)計(jì)了一個(gè)思想實(shí)驗(yàn),嘗試展現(xiàn)如此巨大的數(shù)量級(jí)差距意味著什么,同時(shí)盡可能讓整個(gè)過程貼合日常生活,方便一般人理解。
準(zhǔn)備工作
在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以前,我們首先要在腦海里把自己抽離現(xiàn)在這個(gè)世界,成為一名觀察者,這樣子接下來我們對(duì)這個(gè)世界做的任何改動(dòng)都不會(huì)對(duì)作為觀察者的我們?cè)斐捎绊憽?/p>
準(zhǔn)備好以后,我們回過頭來重新審視這個(gè)世界。
一階世界
我們不妨把現(xiàn)實(shí)世界稱為一階世界。在一階世界,肉眼是有分辨極限的,這個(gè)極限大概是一根頭發(fā)的厚度——0.1毫米。接下來我們要做第一個(gè)操作:把一個(gè)正常的成年男性縮小至一根頭發(fā)厚度的大小。成年男性的身高我們?nèi)?.8米,那么換算比例就是1:18000,正常人縮小了18000倍以后,整個(gè)世界也會(huì)跟著縮小18000倍。我們把縮小以后的世界稱為二階世界。
二階世界
在這個(gè)二階世界里,所有人都只有一根頭發(fā)絲那么高(姚明大概是1.3根頭發(fā)絲)。
長頸鹿有三根頭發(fā)絲那么高,你的書桌能夠放下一座城市的三維地圖,一場(chǎng)馬拉松的距離相當(dāng)于2.3米,而地球的直徑大概是700米,和一階世界中的哈利法塔(828米)相當(dāng)。
應(yīng)該說二階世界會(huì)相當(dāng)有趣,但這遠(yuǎn)沒有達(dá)到我們的最終目的。我們要繼續(xù)前進(jìn),再把整個(gè)世界縮小18000倍,進(jìn)入三階世界。
三階世界
這時(shí)候一場(chǎng)馬拉松的距離也就是一根頭發(fā)絲的厚度了,地球直徑僅為4厘米。月球的大小是1厘米,木星是43厘米,太陽直徑大約4.3米,相當(dāng)于一階世界中小轎車的長度。
三階世界是恒星的樂園,說幾個(gè)著名恒星的尺寸:北極星的個(gè)頭是123米,參宿七300米,著名電燈泡天津四接近1000米,非常亮瞎眼了;著名紅超巨星參宿四是個(gè)直徑4000米的大塊頭,快趕上一階世界的珠穆朗瑪峰一半高。
看上去地球已經(jīng)足夠小了,這時(shí)候的可觀測(cè)宇宙又有多大呢?
2870000000000000000米
或者
約300光年
依然是一個(gè)大到無法想象的數(shù)字。而且我們現(xiàn)在只走過了8個(gè)數(shù)量級(jí),僅僅是旅程的三分之一。現(xiàn)在繼續(xù)把三階世界縮小18000倍,進(jìn)入四階世界。
四階世界
好了,在四階世界里面我們終于可以把太陽系放進(jìn)屋子里了,當(dāng)然,這里指的是一階世界的屋子。
這時(shí)太陽只有兩根頭發(fā)絲那么大,水星距離太陽1厘米,金星距離太陽2厘米,地球距離太陽2.6厘米,火星距離太陽差不多4厘米。
再往外,木星距離太陽13厘米,土星是24厘米,差不多是1臺(tái)iPad的長度。天王星50厘米,海王星77厘米。
目前飛的最遠(yuǎn)人造物體——旅行者1號(hào)距離地球接近4米。
4米差不多也是光走上一天的距離(4.5米),至于1光年,在四階世界相當(dāng)于1600米,這意味著如果想要在四階世界找到除了太陽以外的另一顆恒星,你至少要走上一個(gè)小時(shí)。
別要求太多,起碼走路就能到,電影里還要兩千多年呢。
五階世界
進(jìn)入五階世界,包括柯伊柏帶在內(nèi)的整個(gè)太陽系(直徑100AU)會(huì)被壓縮至一根頭發(fā)絲的大小。
五階世界和一階世界已經(jīng)相差了17個(gè)數(shù)量級(jí),最巨大的恒星也已經(jīng)無法分辨出大小,但即便如此我們能感受到的也還只是銀河系的一角。
何以見得?
整個(gè)銀河系在五階世界是直徑超過10千米的存在。這在一階世界里也算是一座小城的規(guī)模了。
在這座小城里,有20厘米大的馬頭星云:
在六階世界,直徑24光年的獵戶座大星云被壓縮成一根頭發(fā)絲的大小——準(zhǔn)確來說,是1.3根。
重點(diǎn)是你終于可以把銀河系捧在手心了。銀河系看著就像是一個(gè)直徑64厘米的大圓盤,仙女座大星系稍大一些,有80厘米。兩者相距大約11米。
以銀河系為中心的方圓25米的范圍(大概半個(gè)足球場(chǎng)),屬于本星系群,包含大約50個(gè)星系,銀河系和仙女座星系是其中的核心成員。