人類有多渺小?看完地球在宇宙中的位置,才發現人類小到忽略不計

我們的目標是:星辰大海!

這話經典的臺詞出自于《銀河英雄傳說》,卻道出了不少人的夢想。但是這個「星辰大海」到底有多廣闊?其實它已經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:人類究竟有多渺小?

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量級。從這張照片中,隨著距離的增加,地球表面輪廓已經有點模糊了。

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量級,不過此時地球的表面輪廓已經十分模糊,月球只有一個「點」那麼大。那麼如果再把距離擴大一點會如何呢?

我們不妨直接來看最遠探測器拍攝地球的畫面。在眾多的探測器中,現在距離地球最遠的是 旅行者一號

1977年9月5日,旅行者一號發射升空,在完成主要的任務之后,就朝著遠離太陽系的方向飛行,到現在已經有近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,曾經朝著太陽系內側,給太陽系的行星拍了最后一組照片,科學家通過計算機將這些照片制成了一張太陽系全家福照片。

在全家福當中,一張照片格外引人注意。在這張照片當中,只有一個0.12個像素點那麼大的「亮點」,它就是我們的家園地球,著名的天文學家卡爾·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,到現在又繼續飛行了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和絕望,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」已經是一個天文數字。而僅僅在太陽系當中,地球就已經渺小到幾乎可以忽略不計的程度。

那麼問題來了,太陽系就真的足夠大了嗎?

當然不是,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,銀河系的總質量是太陽質量的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,總質量約為太陽質量的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 室女座超星系團當中。室女座超星系團直徑達到了1.1億光年,總質量約為太陽質量的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中有3個超星系團,它的直徑大約為5.2億光年,總質量約為太陽質量的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構叫做:[[[[[大尺度]]]]]纖維狀結構,可以說是超星系團復合體。拉尼亞凱亞超星系團屬于雙魚-鯨魚座超星系團復合體的一部分。雙魚-鯨魚座超星系團復合體的長度約為10億光年,寬度約為1.5億光年,總質量約為太陽質量的100億億倍。

雖然雙魚-鯨魚座超星系團復合體屬于[[[[[大尺度]]]]]纖維狀結構,不過它算是[[[[[大尺度]]]]]纖維狀結構中比較小的存在,有很多[[[[[大尺度]]]]]纖維狀結構要遠比它大得多,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]]]]]纖維狀結構其實都位于 可觀測宇宙當中,那什麼是可觀測宇宙?

根據相對論推導得到的結果,物質、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,把膨脹效應計算在內,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,但不少科學家相信宇宙大機率是無限大的。這該如何去理解呢?

哈勃深空

1995年,哈勃望遠鏡被調用,朝著夜空中最暗的一個區域進行連續10天的曝光。當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。

結果,科研機構把這些照片最后疊加到一起之后,進行公布,震驚了當時的整個天文學界。因此,這個區域非常暗,同時還很小,這域大概就是100米外的一顆網球的大小,結果這張照片上卻有3000多個類似于銀河系這樣的星系。

這個發現不僅具有深刻的科學內涵,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 哈勃極深空哈勃超深空。其中,2003年發起的哈勃超深空項目,拍攝到的這張照片當中,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,同時還會發現似乎每個方向都差不多,這其實預示的一個可能性,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。

人類到底有多渺小?

很可能認為,人類也就是在空間尺度上顯得渺小而已。但情況真的那麼樂觀嗎?顯然沒有!

我們再從兩個層面來審視這個問題,一個層面是: 物質維度,一個層面是: 時間維度

我們先從物質維度來看這個問題,科學家發現,宇宙中其實還存在著一些我們觀測不到的物質。為何會觀測不到呢?

按照在這個宇宙當中,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,關于天文設備的觀察,依賴的也是電磁相互作用。

換句話說,如果物質不參與到電磁相互作用當中,那麼我們就觀測不到。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(或能量),這就是暗物質和暗能量。

不僅如此,隨著對暗物質和暗能量的研究,科學家發現,宇宙中可見物質的占比竟然只有不到5%,而暗物質和暗能量才是宇宙中的大多數,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,只是宇宙的少數派,而宇宙的多數派,我們都看不到,連對方是什麼樣子都沒有搞清楚。

我們再從時間維度上來看,按照宇宙學的理論,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,太陽的出現大概在這一年的9月1日,地球的出現大概在這一年的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,人類的現代文明才出現,科學才誕生,而就是在這最后一秒里,人類通過堅持不懈地探索未知領域,終于觸及到宇宙的一些本質問題,搞清楚了這篇文章中提到的各種知識和理論,同時發明了飛機,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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