前言:
在人类最开始认识到有宇宙这种存在之后,很自然地就想知道宇宙本身的一些参数,比如体积大小,质量多少等。但对于宇宙来说,这些问题并不简单。作为包容一切的存在,我们想要知道宇宙有多大,那我们需要寻找一个相对的参照物,而这个参照物就自然而然的就落到了银河系身上。
银河系,作为人类的家园,同样无比神秘。它是由大量恒星、行星等其他天体构成的巨大天体系统,他们通过万有引力保持在一定的轨道上。如同我们周围的环境一样,银河系也是深沉而且神秘的存在,即便人类对它的研究已经有了几百年的历史。而正是因为人类对其了解远远不够,对宇宙的一些好奇心也就跟着产生了。其中最直观且想必也是最具有说服力的一个问题就是,假如我们把银河系的尺寸和体积缩小到我们能接受的范围,并将宇宙也缩小相同的比例,那么缩小后的宇宙究竟有多大呢?
一、银河系和星系。
银河系,我们的家园。自从19世纪初威廉亨歇尔发现它是一个盘状的天体系统后,人们开始逐渐了解到银河系并非是孤立存在的个体,而是与其他星系一样,也是存在于浩瀚的宇宙之中。这也意味着可观测宇宙的范围将不会仅限于银河系,而是包含所有能被人类观测到的星系范围。
银河系,其尺寸已经足够庞大,就连科学家和天文学家都难以想象。从我们所在的位置来看,银河系的直径大约为10万光年,也就是说光线要经过10万年才能够从银河系的一端传播到另一端。这样的尺寸对于人类来说是难以想象的。
而且银河系并非只有横向的尺寸,与此同时还拥有纵深的维度。在它的纵深方向,也就是它的厚度上最薄的地方大约有1000光年,最厚的地方高达10000光年,整体上也保持着相对的旋转。所以即便是把银河系看做是一个扁圆形的系统也是不太合适的,像一个折叠的旋涡更加贴切。
在这样一个巨大的空间里,银河系的确容纳了无数的天体。其中很重要的一个组成部分就是恒星,在银河系内大约有2000亿到4000亿颗的恒星。而其中有一颗恒星对于人类而言尤为特殊,那就是我们的太阳。银河系并不是一个静止不动的存在,与其他星系一样,它也在不断地运动着。从我们所在的位置来看,银河系当时正朝向仙女座大星云的方向前进,两者间的距离大概在2500万光年左右。
尽管看上去这个距离已经是相当的可观,但相对于宇宙的规模而言还是微不足道的。这意味着即便银河系和仙女座大星云的碰撞速度很快,但真正完成这一过程的时间却十分漫长。科学家大致推测在未来的四十亿年左右,银河系和仙女座大星云才有可能最终发生碰撞和融合。除了仙女座大星云以外,银河系附近还有很多其他的星系。比如就在两者相对距离的中间处,也就是银河系和仙女座大星云之间的轨道上,就有巴纳德星等等。虽然相比于仙女座大星云他们的距离略远,但这些星系仍然是银河系附近的常客。而银河系和它的邻居们一起,构成了一个小规模的天体系统群,也就是本星系群。
本星系群中至少拥有54个成员星系,整体上的直径约为1000万光年。他们并不是孤立的存在,和其他系统群一样,也构成了更大范围的系统。比如和本星系群共同构成的室女座超星系团,这仅仅是可观测宇宙中的一小部分而已,而且室女座超星系团中还包含着其他的星系群。
这些小型群体就像是大家族一样,紧密联系并深深地影响着对方。它们可以通过在引力的作用下互相牵引,并且释放出巨大的能量。这些能量和物质将继续影响着它的周边环境,直到最终融入其他的系统中。正是由于这些融合和变化,让宇宙充满了无限的可能。那么当我们把这样一个充满可能的存在缩小到我们能够理解的尺度,它究竟会是什么样子呢?
二、缩小的宇宙。
即使是对于可观测的宇宙,想要了解它的全部也是一件十分困难的事情。当它的尺寸被计算出来之后,仅仅是让人类更加清晰的认识到,宇宙的规模之大远超过了人类的想象。那么相对于已知的尺寸,我们可以进行一个等比缩小的尝试,来让大家更加直观的了解我们身处其中的可观测宇宙究竟有多么巨大。
而假设我们把银河系的直径缩小到1米,那么可观测宇宙的大小也会随之缩小到930亿米,也就是930亿光年。当然这只是一个极端缩小的假设,但通过这一假设我们可以更加直观的了解宇宙的规模之大。假设缩小后的直径,我们不妨想象一下,它的半径大致有405亿米。那么当我们以这一数值为半径画一个圆的时候,它的面积将会十分巨大,总共约为6500万平方公里。这几乎已经是我国国土面积的五分之一了,而我们国家也是属于当今世界人口最多的几个国家之一。所以当大家能够从这样的参照中明白宇宙的尺寸之后,也不禁会产生出更多对其他宇宙问题的思考。
三、我们无法得知的宇宙。
虽然通过这一缩小的尝试,我们已经初步了解到了可观测宇宙的规模,但即便是这一极其有限的部分,我们了解的知识仍然是有限的,而在这一无限的存在中,还有许多我们完全不了解的区域和存在。不可观测的宇宙究竟有多大,这个问题可能永远都无法得到答案。
因为我们所处的可观测宇宙基本就是一个封闭的区域,高速膨胀的宇宙使得我们无法观测到更远的星系,而我们周围所见的宇宙背景辐射距离我们也有大约137亿光年。所以如果将盘状结构的宇宙摊开,那其直径大概有170亿光年,而我们无法观测到的区域可能还要更大。所以可以说,对于我们来说最为接近的一个想象尺度就是可观测宇宙了,但这也并不意味着我们已经了解了宇宙的全部,相反,我们还需要不断地努力和探索才能更进一步的了解全宇宙。
笔者认为。
想要了解宇宙的全部,那是一个极其遥远而又艰巨的任务,但正是因为这些未知和挑战,才更加值得我们去努力。宇宙本身也是一个充满可能的存在,它所赋予的未知和神秘也将成为不断鼓舞人们前行的力量。
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