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导读:宇宙浩瀚,星河灿烂,在相当长的人类历史中都是永恒与无尽的象征,爱因斯坦甚至不惜修改本已正确的公式来满足自己对宇宙亘古不变的幻想。当然在多年以后的今天,就连小学生都已经知道,宇宙是有限的,它的寿命是有限的,它的物质总量也是有限的。如果将宇宙装进银河系,能装得下吗?
虽说有限归有限,但由于这些数字过于庞大,大到远远超出普通人的生活经验,所以我们其实并不真的明白宇宙中的物质有多少。如果将全宇宙的物质都聚集起来,会比银河系还要大吗?
根据公开资料,宇宙的物质总量约为10的53次方千克,太阳的质量约为1.乘以10的30次立方千克,加上八大行星、卫星、彗星、矮行星、小行星带和奥尔特云后,太阳系的总质量约为1.乘以10的30次立方千克。
按照数学方式计算,可知宇宙中包含了约10的23次立方个太阳系的总质量,这一参照物依然不明朗。小米直径2mm的近似球体,一粒小米的体积约为4.19乘以10的负9次方立方米,在最省空间的面心立方晶格排列下,每粒小米需占用5.66乘以10的负9次方立方米的立方体空间。一个比赛用的标准泳池的面积为平方米,容积为立方米,可以装3.34乘以10的11次方粒小米。
植物细胞的边长约10-微米之间,种子的细胞体积通常较大,假设小米的细胞边长为70微米,单个小米细胞的体积差不多为3.43乘以10的负13次立方立方米,也就是说一粒小米包含的细胞总数量约为个。
如果将台湾、海南、上海的每一寸土地都挖成1米8深的泳池,用小米将这片看不到边的泳池注满,如果向每一粒小米的每一个细胞塞一个太阳系,大约就与整个宇宙的质量相当了,可见宇宙的质量是多么的庞大。
银河系里真的能堆下如此多的物质吗?直接给出答案的话,当然是肯定的。太阳系的半径以奥尔特云外缘作为边界的话差不多是1光年,为冥王星轨道的倍,地球轨道的倍,太阳光球半径的万倍。离地球最近的恒星是比邻星,有4.42光年那么远,太阳系到银河系中央黑洞的距离为光年,而银河系又是两万亿个星系中普通的一员。
每两个星系间的平均距离约为35万光年,这么看来,我们身处的宇宙其实是由空铺满的无尽沙漠,每一颗天体都像是一片可怜的绿洲小岛,遥遥相望可见而不可及。假设将10的53次立方的物质总量全部兑换成4摄氏度的液态水,在无视引力的情况下,这枚水球的半径3-4光年,一团连比邻星也无法覆盖的大水球。
可观测宇宙的半径为亿光年,与水球形成了亿以上的比值,差不多是0.3mm中性笔滚珠与整个地球的体积之比,如果将这枚水球平均地扩散到整个宇宙中,那么每立方米的空间连一个水分子也分不到,仅有约6个氢原子那么多。
与之形成鲜明对比的是,太阳系附近每立方米的太空存在约个氢原子质量的物质,这个密度已经是目前人类任何技术都无法达到的极度高真空了。
宇宙中80%以上的物质都是暗物质,所以仅有1.2个氢原子才是可以被看见的,宇宙之空,是不是无法令人想象。