网友提问:
把银河系缩小比做兵乒乓球,那么宇宙有多大?
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最新天文观测数据表明,银河系直径接近于20万光年左右,而宇宙是无穷大。即使能把银河系缩小到乒乓球那么大,宇宙仍然是无穷大。
当人们仰望星空,宇宙到底有多大? 相对于人类所处的地球,星系的尺度都是我们难以想象的天文数字。例如我们太阳系所处的银河系,它的直径据测定约为20万光年。
而我们还无法找到宇宙的边缘,无法定义它的大小。有确定数据的是,以人类为中心的宇宙可观测直径在930亿光年。如果拿个这个距离和银河系相比,当银河系缩小到乒乓球大小,那么这个宇宙可观测尺度会按比例缩小到几十千米的大小。
但是值得注意的是,所谓的930亿光年仅仅是可观测的宇宙,这个距离也许只是人类坐井观天的井口的大小,而宇宙是无穷大。即使把银河系缩小到原子大小,宇宙仍然是无穷大。
而且现代宇宙学表明,它正处在不断膨胀的状态。而且宇宙很可能是就像瞬间搅起的一盘泡泡,我们所处的宇宙只是其中无穷多的泡泡之一。
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银河系的直径大约是十万光年,而乒乓球的直径则是40毫米。银河系比乒乓球的直径大了2.36×10^22倍。也就是23万亿亿倍大。在这种缩放之下,地球的半径只有一纳米的一千万分之一。
两者的差别之大,可见一斑。
那么,下一个问题就来了。要计算宇宙在这个尺度下的大小,我们必须要知道宇宙的大小。
但很遗憾,我们并不知道宇宙有多大。甚至连宇宙是不是有限的都不知道。科学家可以通过观测来计算宇宙的「平直程度」,目前来看,这个值非常接近于1.
也就是,宇宙是平直的,没有大尺度曲率。然而问题来了,如果宇宙有限,那么根据广义相对论,就一定会有一点曲率。所以如果这个值真的是1,那宇宙就是无穷大的。
宇宙的大小无法计算,我们看看离我们最近的仙女座星系。
仙女座星系离我们有788.3×10^3个秒差距。换算到让银河系达到乒乓球的尺度,它离我们有1.028米。
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关于这个问题,只能做个大致估算,因为银河系和宇宙的确切大小目前都不清楚。
根据多种观测方法的测量结果,银河系的盘面直径大概为10万光年。但我国的郭守敬望远镜(LAMOST)最近发布的观测数据表明,这个数值可能要加倍,大概为20万光年。
另一方面,我们现在只是知道以地球为中心的可观测宇宙范围,其半径为465亿光年。但整个宇宙绝非可观测宇宙的大小,不可观测宇宙的范围可能要远远大于可观测宇宙。
由于乒乓球的直径为40毫米,如果假设银河系的直径是10万光年,并把银河系缩小为乒乓球的大小,那么,可观测宇宙的半径将会缩小为不到19公里。想象一下,一个半径为19公里的球形区域与一个小小的乒乓球相差有多大?在这个缩小的宇宙中,地球的半径只有现实世界中质子的十分之一。
此外,需要注意的是,半径为19公里的球形区域并非整个宇宙的大小。在那之外,还有更为广袤的不可观测宇宙。
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整个宇宙到底有多大,人类给不出答案,唯一知道的只有可视宇宙的大小(920亿光年)
银河系直径10万光年,兵乓球直径4厘米,照这个比例,920亿光年直径的可视宇宙,将会缩小成直径30多公里的球体。
按照大爆炸模型,我们的宇宙诞生于138亿年前,从一个无比炙密的点扩张至此,并且宇宙一直在膨胀,即便是当下依旧在扩张,所有才有了920亿光年可视宇宙的话说,按照哈勃定律,越远的地方空间膨胀的速率越快,也就是说可以超过光速n倍,这也意味着在一定距离之外的宇宙景象,将无法通过光传递到地球,我们永远都看不到。
人类通过几次工业革命,才有了现在的科技,但在宇宙面前,依旧是沧海一粟。我们至今没能脱离地球独自生存,上一次亲身登陆地外天体还是半个世纪前。
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把银河系缩小比做兵乒乓球,那么宇宙有多大?
其实这应该不难计算,最关键的是先确定银河系与宇宙的大小;银河系早期认为是10万光年,现在被确定扩大到15-20万光年,宇宙则是930亿光年左右!
最新的银河系范围已经扩大了,本例中我们去最大值20万光年
可观测宇宙就取值930亿光年
乒乓球的直径取值约为40MM
那么D=D1*(宇宙的直径/银河系直径)=40MM×(930亿光年/20万光年)=18600M
按此计算,宇宙差不多就是一个18.6KM的球
当然这个直径并非是宇宙的直径,而是我们可观测宇宙的直径,至于这个之外,我们也不知道宇宙还有多大,也许有待以后更为先进的观测技术!
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