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宇宙有多大?若把地球缩小到4厘米,等比缩小的宇宙也难以观测

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再过半个多月,一艘1977年出发的探测器会走到一个特别的位置。按NASA估算,到2026年11月15日左右,旅行者1号与地球的距离将增至259亿公里,届时信号传输的时间将满24小时。

一件人造的东西飞了将近半个世纪,也才走出光跑一天的路程。宇宙到底有多大?

这个问题越想越让人心里发空。光看数字,很难有真实的感觉。

换个办法:把地球缩成一颗直径4厘米的乒乓球,其他天体按同样比例缩小大约3.2亿倍,再从这颗"乒乓球"往外走,一路看下去。第一站是月球。



它天天挂在夜空里,看着不远,其实地月平均距离有384,400公里,中间能并排放下30个地球。开车以每小时100公里的速度不停地跑,大约要160天才能到。

放进模型里,月球只有约1.1厘米,像一粒黄豆,离乒乓球大约1.2米。到目前为止,登上月球的一共只有12个人。

站在那里给地球上的家人发消息,一来一回要两秒半左右,这是光走这段距离花的时间。人类离家最远的纪录,今年又被改写了。

美东时间4月6日晚上7:05,猎户座飞船到达距地球406771公里的地方,比阿波罗13号在1970年创下的纪录多出约6600公里。在模型里,这也不过是离乒乓球一米多一点。



再往外是火星。有一张在火星表面拍的照片,画面里那个小亮点就是地球。

火星离地球平均约2.25亿公里,最远时能到4.01亿公里。将来真有人登上火星,他离地球的平均距离大约是登月宇航员的585倍。

消息单程最长要走20分钟左右,遇上紧急情况,想马上通话是不可能的。按4厘米的比例,火星是一颗约2.1厘米的小球,平均在700米开外;太阳是一个直径约4.4米的大球,放在约470米远的地方;木星约45厘米,跟篮球差不多大。

继续往外,能找到旅行者一号,它是离地球最远的人造物体。现在它和地球的距离约为日地距离的173倍,在模型里相当于离乒乓球80多公里。

它在漫长航程中的某一刻掉转相机,拍下了著名的"暗淡蓝点"。照片乍看很普通,那个淡蓝色的小点就是地球。



卡尔·萨根说过,那就是我们的家:每一个你听说过的人,每一个曾经活过的人,所有的欢乐和痛苦,每一个英雄和懦夫,每一位国王和农夫,每一对热恋的情侣,每一个满怀希望的孩子,历史上的每一位圣人和罪人,都生活在这粒悬浮在阳光里的微尘上。这段话现在读起来,还是让人鼻子发酸。

旅行者一号的速度是每秒17公里,可就算这么快,三万年内它也离不开太阳系的范围。出了太阳系,计量单位就得换成光年,也就是光一年走的距离,约9.461万亿公里。

比邻星是除太阳外离我们最近的恒星,距离4.24光年。旅行者一号就算方向对准它,也要飞七万多年;开车按时速100公里算,大约要4600万年。

在4厘米模型里,比邻星离乒乓球约12.6万公里,比真实地月距离的三分之一还远。这还只是最近的一颗恒星。



再拉远,就是整个银河系。人类无线电广播能传到的范围,在银河系里只是一个小黄点,黄点外面就算有外星生命,也完全不知道人类存在。

就目前所知,黄点之外一片寂静。银河系从一头到另一头超过10万光年,有超过1000亿颗恒星和超过1000亿颗行星。

可没有人用肉眼见过它的全貌,肉眼能看到的星星,99%挤在其中极小的一块区域里。按4厘米的比例,银河系直径大约30亿公里,跟真实世界里太阳到天王星的距离差不多。

银河系在更大的结构面前也不起眼。本星系群由54个星系组成,直径约1000万光年,缩进模型里大约有2000个天文单位那么宽。



再往外是室女座超星系团,里面至少还有100个类似的星系群,直径达到1.1亿光年。室女座超星系团又只是拉尼亚凯亚超星系团里一个安静的小分支。

拉尼亚凯亚宽5.2亿光年,银河系和另外约10万个星系都在里面。到这一步,就算按乒乓球的比例缩小,它的宽度也有1.6光年左右。

最后来到可观测宇宙,人类知道的一切都在这里面。它至少有2万亿个星系,恒星总数比地球上所有的沙粒还多。

从地球到它任何一边的边缘都是465亿光年,整个直径约930亿光年,大约是地球直径的7000亿亿倍。题目里说的"难以观测"就在这里。

地球已经缩成一颗乒乓球,可观测宇宙的模型直径还有大约290光年,光从这一头跑到那一头要将近三个世纪。不管把比例尺调到多夸张,地球和宇宙之间差的这7000亿亿倍都还在。



反过来,把可观测宇宙缩成地球那么大,地球就只剩一个氢原子直径的几百分之一,恒星、星系更是谁也看不见。人的眼睛和经验,本来就装不下这样悬殊的尺度。

更让人想不透的是可观测宇宙外面。"可观测"只是说眼下能看到的部分,外面的宇宙很可能大得多,也奇妙得多。那些极远地方发出的光,在宇宙到现在的整个历史里,还没来得及到达地球。

有些地方的光永远也到不了,因为那部分空间离我们远去的速度比光还快,过多久都追不上。所以就算人类一直存在下去,宇宙里也还有很多地方是永远看不到的。

可观测宇宙看起来已经大得没边,很可能只是整个宇宙的一小部分。艾伦·古斯博士提出了暴胀理论。



按这个理论,假设暴胀从大爆炸后10⁻³⁷秒开始,暴胀开始前宇宙的大小又约等于它的年龄乘以光速,那么整个宇宙至少是可观测宇宙的3×10²³倍。打个比方,如果可观测宇宙只有一个十厘米左右的灯泡那么大,整个宇宙的跨度就会超过300万光年,是真实银河系直径的30多倍。

我们就像住在灯泡里,不知道外面还有多大的天地。这么一比,人确实小得可怜,但还是有人在一步一步往外走。

天问二号于2025年5月29日发射,2026年7月初抵达目标小行星2016HO3并开始科学探测,后续将采集样品并返回地球,再前往主带彗星311P继续探测。在第十六届中国国际航空航天博览会新闻发布会上,中国航天科技集团新闻发言人郝长峰形容,这是一颗"正在十亿公里外,开展小行星伴飞探测的航天器"。

嫦娥七号原定今年8月飞往月球南极,经综合研判,任务不满足发射条件,不能在今年预定窗口实施,这是本着稳妥可靠的原则做出的决定。另一只眼睛也快睁开了:巡天空间望远镜计划于2027年发射,主镜直径2米,视场是哈勃的300倍,它将和中国空间站共轨飞行。



十亿公里在4厘米的模型里也就三公里多,放到宇宙里几乎可以忽略。可每次往外多走一点,人类对"家在哪里"的理解就更清楚一些。宇宙大到让人无话可说,这不是坏事,说明还有大把东西等着去发现。

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