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宇宙大 , 相当相当的大 , 这我们都知道 。 如果再问:宇宙到底是如何地大?你我就回答不上了;如果问科学家 , 科学家们也坦承:我们也不知道 。
你可能会认为 , 以我们现有的科学技术 , 比如詹姆斯-韦伯太空望远镜 , 我们会知道宇宙有多大 。
但是 , 即使有了我们现在所有的科学技术如韦伯太空望远镜 , 科学家们坦承:宇宙之大 , 大到仍然难以想象 。
有人自然会问:为什么宇宙大到难以想象的程度?具体是什么样的难以想象的程度?这样的问题比起回答宇宙到底有多大的问题比较容易回答 。
在一个晴朗的夜晚 , 你远离城市灯光走到外面抬头遥望 , 你会看到令人叹为观止的满天星斗 , 每一颗星星都是遥远遥远的“太阳” 。 如果你有一点天文知识 , 或有一个方便的手机应用程序 , 你甚至可能识别到一两个星座 。
令人赞叹的是 , 这样的满天星斗的太空似乎永远都是这样 。 我们最古老的祖先也一直在想认知所遥望的这一片天体的性质 , 以及行星、恒星和偶尔出现在天空中的彗星的距离 。
人类文明史有6000-7000年 , 凭我们的现代科学技术 , 可能认为会知道宇宙的大小 , 但我们并没有 。 另一方面 , 不知道宇宙所有的事情并不等同于一无所知 。 那么 , 我们知道什么 , 我们不知道什么?宇宙到底是如何难以想象的大?
一个假想的静态宇宙
首先 , 我们知道关于宇宙的两个关键事实 。 第一个事实是 , 宇宙开始于140亿年前的一个奇异事件 , 称为大爆炸 。 第二个事实是 , 我们通常所见的普通的光有一个有限的速度 。 它以每秒30万公里的惊人速度旅行 , 这个速度快到足以在一秒钟内绕地球七圈 。 我们把光在一年里能走的距离称为光年 , 它相当于大约10万亿公里 。
还有 , 我们需要认知的另一个重要概念是 , 我们可见的宇宙与整个的宇宙 , 这两者是有区别的 , 换句话说 , 我们可见的宇宙不等同于整个的宇宙 。 我们可见的宇宙是我们所能看到的太空宇宙 , 而整个的宇宙包括我们已认知的、尚未认知的、甚至还有不可认知的宇宙的所有的东西 。
举个例子来讲 , 你站在地球上最高的建筑——迪拜的哈利法塔的屋顶上 , 可以看到每个方向大约100公里的范围 。 然而 , 地球的表面要比这个可见距离还要大得多 , 而且地球的曲率使得我们不可能看到所有的东西 。
对于宇宙来说 , 这个限制因素不同的是:光速 。 如果我们的宇宙是静态和不变的(事实上这不是真的) , 我们能看到的最远的东西将在140亿光年之外 。 这是因为如果一个那么远的物体在宇宙开始的那一刻就发出了光 , 那光现在才刚刚到达地球 。 位于150亿光年外的物体发出的光在10亿年后才会到达地球 , 所以我们还不能看到它 。
在我们假设的静态宇宙中 , 可见的宇宙是一个球体 , 围绕着地球 , 半径为140亿光年 。 整个宇宙可能比这还大 , 但我们没有办法知道 , 因为来自更远地方的光还没有到达 。
我们的实际宇宙
但实际上宇宙并不是静止的 , 这使事情变得不那么简单 。 宇宙始于大爆炸 , 而那个\"大爆炸\"导致宇宙大膨胀 。 光在旅行中必须面对这种膨胀 , 这使得光需要更长的时间才能到达我们这里 。
举例来讲 , 假设一个孩子站在离你十米远的地方 , 以每秒两米的速度向你滚球 , 球需要五秒钟才能到达你那里 。 现在 , 假设有同样的情况 , 你站在坚实的地面上 , 但孩子站在如机场的那种移动走道上 。 假设走道以每秒一米的速度远离你 。 由于人行道的运动 , 那么球就不是需要5秒钟就能到达你那里;而是需要10秒钟才能到达你那里 。
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