這話經(jīng)典的臺詞出自于《銀河英雄傳說》，卻道出了不少人的夢想。但是這個“星辰大?！钡降子卸鄰V闊？其實它已經(jīng)遠遠超過了人類的想象力，相比之下，人類實在渺小得有點不堪。 或許一些人并不認可這個觀點，但我們可以從一些探測器回望地球來看：人類究竟有多渺??？ 暗淡藍點1972年12月7日，阿波羅17號在距離地球29,000公里的地方，朝著地球拍下了一張十分震撼的照片，并把這張照片命名為：藍色彈珠。  由于距離比較近，這張照片上的陸地和海洋還清晰可見。 1968年12月24日，太陽神8號正圍繞著月球運動，宇航員威廉·安德斯拿出相機朝著地球拍攝了一張同樣讓人震撼的照片，這張照被命名為：地出。  雖然拍攝時，飛船距離地球的距離已經(jīng)無從考證了，但是月球距離地球的平均距離是38萬公里，我們就不難得出，這個距離要比拍攝“藍色彈珠”時的距離大了一個數(shù)量級。從這張照片中，隨著距離的增加，地球表面輪廓已經(jīng)有點模糊了。 2017年，探測器OSIRIS-Rex在距離地球500萬公里的位置上，給地球和月球拍攝了一張全家福。  這個距離又比“地出”拍攝時的距離大了一個數(shù)量級，不過此時地球的表面輪廓已經(jīng)十分模糊，月球只有一個“點”那么大。那么如果再把距離擴大一點會如何呢？ 我們不妨直接來看一下最遠探測器拍攝地球的畫面。在眾多的探測器中，現(xiàn)在距離地球最遠的是旅行者一號。  1977年9月5日，旅行者一號發(fā)射升空，在完成主要的任務(wù)之后，就朝著遠離太陽系的方向飛行，到現(xiàn)在已經(jīng)有近45年的，它距離地球達到了232.8億公里。 1990年2月14日，旅行者一號在距離地球64億公里時，曾經(jīng)朝著太陽系內(nèi)側(cè)，給太陽系的行星拍了最后一組照片，科學(xué)家通過計算機將這些照片制成了一張?zhí)栂等腋Ｕ掌?/span>  在全家福當(dāng)中，一張照片格外引人注意。在這張照片當(dāng)中，只有一個0.12個像素點那么大的“亮點”，它就是我們的家園地球，著名的天文學(xué)家卡爾·薩根把這張照片叫做：暗淡藍點。  這張照片十分震撼，甚至是引人深思。要知道，旅行者一號拍完這張照片后，到現(xiàn)在又繼續(xù)飛行了32年，但依然沒有飛出太陽系。這張照片公布之后，一度也讓人感到害怕，畢竟人類一直以為自己是宇宙主宰，沒想到卻如此渺小 宇宙到底有多大？更令人感到可怕的是，科學(xué)家估算，旅行者一號要飛出太陽系，至少還需要3萬年的時間，這意味著太陽系的“大”已經(jīng)是一個天文數(shù)字。而僅僅在太陽系當(dāng)中，地球就已經(jīng)渺小到幾乎可以忽略不計的程度。  那么問題來了，太陽系就真的足夠大了嗎？ 當(dāng)然不是，其實太陽系也算是個小不點。太陽系位于銀河系的獵戶座旋臂之中，在銀河系中，像太陽這樣的恒星大概在1000億-4000億顆，銀河系的總質(zhì)量是太陽質(zhì)量的1.5萬億倍，太陽繞銀河系中心運動一圈大概需要2.5億年。太陽系對于銀河系來說，就如同地球相對于太陽系一樣，幾乎可以忽略不計的存在。  那銀河系就足夠大了嗎？ 答案顯然也不是這樣的。比銀河系更大的是星系群（或星系團），說白了就是一群星系的結(jié)合體。銀河系位于的星系群被叫做：本星系群。本星系群直徑達到了1000萬光年，總質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的65萬億倍，大概有幾十個像銀河系這樣的星系，比如：仙女星系、麥哲倫星云等。  那本星系就足夠大了嗎？ 也不是！比本星系群更大的是超星系群（或超星系團），本星系群位于室女座超星系團當(dāng)中。室女座超星系團直徑達到了1.1億光年，總質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的1億億倍，其中包含了大概100個類似于本星系群這樣的星系群（或者星系團），與銀河系同等量級的星系，大概就有4.7萬個。  室女座超星系團聽起來已經(jīng)很夸張了，那它算是足夠大的吧？ 答案依然不是！室女座超星系團是拉尼亞凱亞超星系團的一部分。拉尼亞凱亞超星系團當(dāng)中有3個超星系團，它的直徑大約為5.2億光年，總質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的10億億倍，其中大概包含了10萬個與銀河系同等量級的星系。  拉尼亞凱亞超星系團算是足夠大的了吧？ 實際上，宇宙目前已知的最大結(jié)構(gòu)叫做：大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)，可以說是超星系團復(fù)合體。拉尼亞凱亞超星系團屬于雙魚-鯨魚座超星系團復(fù)合體的一部分。雙魚-鯨魚座超星系團復(fù)合體的長度約為10億光年，寬度約為1.5億光年，總質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的100億億倍。 雖然雙魚-鯨魚座超星系團復(fù)合體屬于大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)，不過它算是大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)中比較小的存在，有很多大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)要遠比它大得多，其中已知最大的是：武仙-北冕座長城，長度最長端橫跨約100億光年，另一端的長度則是72億光年。 而這些大尺度纖維狀結(jié)構(gòu)其實都位于可觀測宇宙當(dāng)中，那什么是可觀測宇宙？ 根據(jù)相對論推導(dǎo)得到的結(jié)果，物質(zhì)、信息、能量的速度極限是光速，引力波的速度也是光速，而宇宙誕生于138億年前。 隨后宇宙一直在膨脹，把膨脹效應(yīng)計算在內(nèi)，人類理論上可以觀測到的最大范圍是一個以地球為球心，直徑為930億光年的球狀空間，超出這個范圍，它發(fā)出的光暫時還到不了地球。 在可觀測宇宙中，與銀河系同等量級的星系大概有2.2萬億個。從可觀測宇宙的角度來看，不要說銀河系了，就是本星系群，室女座超星系團都是小不點，完全可以忽略不計的存在。 那可觀測宇宙應(yīng)該足夠大了吧？ 其實，也不是！可觀測宇宙其實不是全宇宙，它只是宇宙的一小部分。宇宙不僅要比可觀測宇宙大得多，同時還在不斷地向外膨脹變大。 那宇宙到底有多大呢？ 答案是：我們還不知道，但不少科學(xué)家相信宇宙大概率是無限大的。這該如何去理解呢？ 哈勃深空1995年，哈勃望遠鏡被調(diào)用，朝著夜空中最暗的一個區(qū)域進行連續(xù)10天的曝光。當(dāng)時的天文家們非常憤怒，因為他們認為哈勃望遠鏡是珍貴的觀測資源，卻用來做沒有任何科研價值的事情。于是，他們都在等著看笑話。 結(jié)果，科研機構(gòu)把這些照片最后疊加到一起之后，進行公布，震驚了當(dāng)時的整個天文學(xué)界。因此，這個區(qū)域非常暗，同時還很小，這域大概就是100米外的一顆網(wǎng)球的大小，結(jié)果這張照片上卻有3000多個類似于銀河系這樣的星系。 這個發(fā)現(xiàn)不僅具有深刻的科學(xué)內(nèi)涵，這張照片還在后來被引用了上千次。 這張照片后來也被稱為：哈勃深空。 不僅如此，后來，哈勃望遠鏡還進行了幾次類似的嘗試，拍攝出了哈勃極深空和哈勃超深空。其中，2003年發(fā)起的哈勃超深空項目，拍攝到的這張照片當(dāng)中，大概有10000個類似于銀河系這樣的星系。 無論是哈勃深空，哈勃極深空，還是哈勃超深空，其實都在告訴我們一件事情，那就是無論從地球上朝著宇宙的任何一個方向望去，都無法一眼望到邊，同時還會發(fā)現(xiàn)似乎每個方向都差不多，這其實預(yù)示的一個可能性，那就是宇宙可能是無限大，宇宙處處都是中心，無論是朝著哪個方向看都一樣。 人類到底有多渺??？很可能認為，人類也就是在空間尺度上顯得渺小而已。但情況真的那么樂觀嗎？顯然沒有！ 我們再從兩個層面來審視這個問題，一個層面是：物質(zhì)維度，一個層面是：時間維度。 我們先從物質(zhì)維度來看這個問題，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，宇宙中其實還存在著一些我們觀測不到的物質(zhì)。為何會觀測不到呢？ 按照在這個宇宙當(dāng)中，存在著四種基本作用，分別是：強相互作用、弱相互作用、電磁相互作用以及引力相互作用。 其中強相互作用和弱相互作用主要是集中在原子及以下尺度在發(fā)揮作用，我們平時能接觸得到的是相互作用，不是引力相互作用，就是電磁相互作用。 我們常說的那些“力”，除了引力，其實都屬于電磁相互作用，比如：彈力、摩擦力等等。人類的觀測，關(guān)于天文設(shè)備的觀察，依賴的也是電磁相互作用。 換句話說，如果物質(zhì)不參與到電磁相互作用當(dāng)中，那么我們就觀測不到。事實上，宇宙中還真的存在著不參與到電磁相互作用的物質(zhì)（或能量），這就是暗物質(zhì)和暗能量。 不僅如此，隨著對暗物質(zhì)和暗能量的研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，宇宙中已知物質(zhì)的占比竟然只有不到5%，而暗物質(zhì)和暗能量才是宇宙中的大多數(shù)，它們的占比達到了95%以上。 也就是說，人類能夠看得到，觀測的話，包括人類在內(nèi)，只是宇宙的少數(shù)派，而宇宙的多數(shù)派，我們都看不到，連對方是什么樣子都沒有搞清楚。 我們再從時間維度上來看，按照宇宙學(xué)的理論，宇宙誕生于138億年前的一次大爆炸，隨后宇宙開始劇烈地膨脹。 換句話說，宇宙從誕生到現(xiàn)在，一共有138億年的歷史，如果把宇宙的138億年濃縮成一年來看，太陽的出現(xiàn)大概在這一年的9月1日，地球的出現(xiàn)大概在這一年的9月2日。 這一年最后一天的晚上23:59:52，人類文明才誕生。 這一年的最后一秒，人類的現(xiàn)代文明才出現(xiàn)，科學(xué)才誕生，而就是在這最后一秒里，人類通過堅持不懈地探索未知領(lǐng)域，終于觸及到宇宙的一些本質(zhì)問題，搞清楚了這篇文章中提到的各種知識和理論，同時發(fā)明了飛機，火箭，原子彈，芯片等尖端科技。從這一點上看，這一秒雖然斷則，卻因人類而精彩，人類雖然渺小，卻又胸懷宇宙。 |
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