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人类有多渺小?宇宙有多大?已飞232亿公里的探测器给出了答案

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钟铭聊科学 2021-11-29 14:48

宇宙究竟有多大?人类到底有多渺小?这可以从人类给地球拍摄的照片说起。

1972年12月7日,阿波罗17号太空船正在前往月球的路途中,在距离地球29,000公里的地方,当时飞船正好背后太阳。于是,太空船上的成员就朝着地球拍摄了一张照片。

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这也是当时少数能把地球整个轮廓都拍下来的照片,这张照片也被命名为:蓝色弹珠

1968年12月24日,阿波罗8号太空船正在执行前往月球的任务。在距离地球40万公里附近的绕月轨道上,飞船上的成员威廉·安德斯朝着地球拍摄了一张照片。

这张照片被命名为:地出(或者地球上升),这是因为这看起来就像是日出、月出一样。和《蓝色弹珠》相比,地出拍摄距离要远10倍以上,地球也看起来也小了很多。那如果再离得远一些会怎样呢?

1990年2月14日,距离地球最远的飞船旅行者一号刚完成了它的主要任务。当时,旅行者一号距离地球达到了64亿公里,地球上的航天局朝它发出指令,让其朝着它曾经探访过的行星进行拍照,并把这些照片合成一张太阳系全家福。

在行星的照片中,有一张“颗粒状”照片引起了人们深思,图中只有一个“0.12个像素点那么大”的点,它就是地球,这张照片也被著名的天文学家卡尔·萨根称为:暗淡蓝点。

很多人可能觉得64亿公里已经足够远了,但是我们要知道的是,旅行者一号在这之后又朝着远离太阳的方向飞行了30多年,现在距离地球232亿公里。客观地说,这个距离依然还没有离开太阳系,它至少要再飞行上万年,才能离开太阳系。也就是说,64亿公里开外只剩0.12个像素点那么大,所以根本不用离开太阳系,飞船只要离得足够远,再回望地球时,就无法直接拍摄到地球。

《暗淡蓝点》也让我们意识到,太阳系的浩瀚是超乎人类想象的。可问题是,太阳系在宇宙中也是渺小的存在,宇宙中比太阳系大的宇宙结构简直不要太多。那究竟是怎么回事呢?

根据现在的研究发现,太阳系位于银河系当中,银河系的直径大概是介于100,000至180,000光年,其中大概有1000亿~4000亿颗像太阳这样的恒星,并可能有1000亿颗行星。换句话说,太阳只是银河系的千亿分之一,几乎可以忽略不计的存在。

那银河系就够大了吗?

非也!银河系也是小不点。银河系位于本星系群当中,本星系群直径达到了1,000万光年,在本星系群当中有几十个类似于银河系这样的星系。

那本星系群算不算大呢?

答案显然也不是!本星系群位于室女座超星系团当中,室女座超星系团的直径达到了1.1亿光年,其中至少有100个星系团与星系群,像银河系这样的星系大概得有4.7万个。

室女座超星系团应该算大了吧?

事实上,并非如此。室女座超星系团属于拉尼亚凯亚超星系团的一部分,这个拉尼亚凯亚超星系团直径达到了5.2亿光年,至少有10万个星系。而拉尼亚凯亚超星系团也不算大的,它只是双鱼-鲸鱼座超星系团复合体的一部分。双鱼-鲸鱼座超星系团复合体的长度达到了10亿光年,宽度达到了1.5亿光年。这看起来似乎要说到尽头了,但实际上还远远没有。

由于相对论中“光速不变原理”的存在,我们能推导出光速是宇宙中物质、信息、信息、能量的最快传播速度。而根据大爆炸理论,宇宙诞生于138亿年前,加上宇宙膨胀的效应,人类理论上可以观测到的范围是直径930亿光年的球状空间,这也被称为:可观测宇宙

上述的各种宇宙结构都在这个可观测宇宙当中。在可观测宇宙中,像银河系这样的星系至少有2万亿个。那么问题来了,可观测宇宙就算大了吗?

还真不是!可观测宇宙实际上只是宇宙的一小部分,更可悲的是,根据现有的理论,人类永远也无法看到可观测宇宙之外的空间。

但这也不是最悲剧的!因为宇宙还在膨胀,一些科学家甚至认为宇宙很可能是无限大的。所以,从空间上来看,人类真的是渺小到了尘埃里。

即便是我们真的拥有了观测全宇宙的能力,我们依然看不到它的全貌,而只能看到宇宙的不到5%。为什么这么说呢?

这是因为在宇宙中,我们看到的一切根本不是主角。宇宙中真正的主角反倒是我们观测不到的,它们也被称为:暗物质暗能量

我们现在已知的物质只占整个宇宙物质总量的不到5%,剩余的都是暗物质和暗能量,它们影响着整个宇宙的发展,超星系团、星系团、甚至是星系的合并。如果没有暗物质,许多星系都会分崩离析。正是因为暗能量大比例的存在,宇宙才在加速膨胀。而这些真正的主角却是我们认知的盲区。

人类的渺小不仅是体现在空间维度上,也体现在时间上,如果把宇宙138亿年历史看成是1年,人类文明不到1秒。

最为可悲的是人类的渺小还体现在认知水平和观测技术上,这可能是人类永远无法逾越的障碍。不过,这不会阻碍人类去探索,毕竟人类的征途是星辰大海。

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