网友提问:
如果把银河系缩小到一个电子的大小,那么宇宙有多大呢?
优质回答:
先来说说现实中的宇宙与银河系吧。
我们目前掌握的可观测宇宙的直径大约是930亿光年,当然实际的宇宙范围肯定要比这个数据还要大,但由于观测等方面的限制,现阶段只能按照这个数值来进行测算。
而银河系是宇宙数以亿计的星系中的一个,最大直径大约在20万光年左右。我们的太阳系都隶属于银河系,整个银河系中可能存在着4000亿颗类似太阳的恒星。各种行星的数量可能有上万亿颗。
由于宇宙的尺寸是非常浩渺的,因此宇宙中常用的距离单位都是光年,1光年大约等于9460730472580公里,由此可见宇宙的直径是有多么的惊人。当然宇宙中也有比光年更大的距离单位,比如说“秒差距”,1秒差距大约等于3.26光年,大约相当于31万亿公里。
接下来我们来看看电子的大小。
“电子”是人类最大发现的基本粒子之一,是电量的最小的一个单元,其直径可质量都非常的微小,不借助专业的工具是根本无法被观测到的。
根据人们的观测结果显示,电子的直径一般都是处于10^-15米这一数量级,当然电子其实也并不是自然界中最小的粒子,像光子、夸克等都要比电子还小。
具体的数据都有了,下面我们来进行一个对比计算,看一看宇宙到底会变成多小的尺寸。
首先是银河系与可观测宇宙的对比:
20万光年:930亿光年
具体比值为(1:465000)
电子的直径约为10^-15米,
也就是0.0000000000000001米。
如果银河系变成了一个电子的大小,
那么“可观测宇宙”就是46.5万倍电子的大小,
具体的数值就是4.65^-11米,
也就是0.00000000000465米,
这个数值基本上就是一个原子的大小。
而我们平时比较熟悉的“纳米”的距离为10^-9米,
也就是说缩小后的可观测宇宙还不到一纳米的距离。
如果我们把对比物换做地球呢?如果把地球缩小到一个电子的大小,宇宙会变成多大呢?
由于微观粒子的尺度非常的小,进行对比以后我们会发现,即便是浩渺的宇宙最终也会变得如此渺小。当然这里边也是因为银河系的尺度其实还是非常大的,如果按照地球和可观测宇宙的数据进行对比,数值应该就不会这么惊人了。
地球的直径大约为12742000米,
可观测宇宙的直径大约为8.8^26米,
宇宙直径大约是地球直径的7^19倍,
而电子的直径约为10^-15米,
这样计算下来,可观测宇宙的直径就会变成6905米,也就是不到7公里,大约相当于70个足球场的距离。
以上个人意见仅供参考。
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答:银河系和可观测宇宙的大小,我们都用“光年”来表示,两者相差并不是特别大,银河系直径16万光年,可观测宇宙直径920亿光年,相差58万倍。
目前的天文学,无法得知宇宙的真实大小,根据宇宙暴涨模型计算,我们的可观测宇宙直径为920亿光年。
或许真实宇宙是可观测宇宙的10^25倍还要多,但是可观测宇宙之外发出的光,从宇宙诞生到现在(138亿年),还没有足够的时间到达地球。
在量子力学中,电子是点粒子,一般以电子云的形式在原子核周围运动;只有在经典力学中,我们才把电子看成球状粒子,它的经典直径为10^-15米。
于是题目的假设,把银河系缩小到电子大小,那么我们可观测宇宙直径将缩小为5.8*10^-10米,大约是6个氢原子直径的大小,当然这只是可观测宇宙的范围。即便如此,在我们可观测宇宙中,也有超过一万亿个星系。
银河系和可观测宇宙之间的比较,还是容易接受的,但是银河系相对于我们地球的尺度,那就相差太大了,比如:
(1)银河系直径16万光年;
(2)地球直径1.27万公里;
(3)1光年=9.46*10^12公里;
这时候把地球缩小到电子大小的话,银河系直径将缩小成0.12米,可观测宇宙将缩小到69公里;这个对比,就让我们更直观地看到地球、银河系和可观测宇宙间的大小关系。
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其他网友回答
这种题目实际上就是一个简单的数学题,只要把已知的银河系大小与宇宙大小比例相应缩小简单类比就能得到。
时空通讯已经答了不少类似的题目,比如地球如果是一个电子,宇宙有多大;如果太阳如一颗黄豆般大,那太阳系有多大等等,无非是丈量一下我们的宇宙而已。
简单比例类比,宇宙可视直径为930亿光年,而银河系直径只有10万光年。现在有新发现,人类原来对银河系的观测有误,实际银河系可能要扩大一倍。那么银河系直径就是20万光年。
按这个比例计算,宇宙直径是银河系的465000倍。
电子是基本粒子,是一个很小的单位,其直径在10^-15m(米),也就是说0.0000000000000001米,乘以465000倍就是0.0000000000465米,用指数表示就是4.65*10^-10米,约0.465nm(纳米)大。
银河系变成了电子,就属于fm(飞米)级,1fm,就是10^-15m(米)。1米(m)=1000000000纳米(nm),1纳米(nm)=1000000飞米(fm)。
1个标准原子直径约10^-10m,比电子大了5个数量级,大10万倍,而可观测宇宙直径比银河系大46.5万倍,也就相当于不到5个原子大小。
宇宙中的物质,一般到了极大宏观和极小微观都比较难以想象,人类普遍只能对中观事物(就是眼睛能够看到的事物)有比较直观的了解。
上述大小比较到了极小的微观世界,各位能够有一个直观的了解吗?
而且宇宙与银河系很难类比,相对对宇宙来说,银河系又成了一个微观事物或者说中观事物,是能够看得穿的事物。而宇宙是看不穿的,我们说的只是可观测宇宙,还有不可观测到底有多大呢?
银河系是一个扁平铁饼状漩涡星系,而宇宙是什么形状呢?是圆的还是椭圆形还是不规则形状?还有理论认为宇宙是平坦的、弯曲的等等,这些都无法量化,因此按照体积来计算,就更无法衡量银核系与宇宙的比例了。
现在人类已经观测到的宇宙星系达1200亿个,这只占宇宙中一块小小的天区。
据科学界估计,宇宙星系总量不少于数万亿个甚至10万亿个。在宇宙中,银河系只相当我们在地球尺度可观测的一粒灰尘罢了。而我们太阳又是银河系里数千亿颗恒星中的一颗,地球质量只有太阳质量的0.0003%。所以我们不要高估自己,都是宇宙中的一粒微尘。
因此宇宙目前还是人类无法企及的一个空间。
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我们的可见宇宙至少有930亿光年的直径,银河系有10万光年的直径,一颗电子的直径尺寸在10^-15m。如果把银河系缩小到电子大小,则缩小了9.46*10^35倍。那么此时可见宇宙的大小是:9.3*10^-10m,大概是0.93nm。原子的大小大概是0.1nm左右,所以真的把银河系缩小为一个电子大小的话,可见宇宙的大小就是9-10个原子大小。
有些碳纳米管直径只有1nm,所以可见宇宙的大小就是那么大点。不过可见宇宙外还有空间,假如整个宇宙是可见宇宙的1000倍,即93万亿光年,则整个宇宙缩小后只有约0.1毫米,就是头发丝大小而已。想想我们人类在银河系中都是小不点,在宇宙尺度下基本就是小的可以认为不存在了。
这让我想起了旅行者一号在飞往太阳系外航行中对着地球拍摄的著名照片:“暗淡蓝点”,在照片中地球就是一个只有一像素的点,而我们人类则什么都不是!
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宇宙具有人为的唯一规定性,其大无外。如果说宇宙之外还有宇宙违背人类当初对宇宙概念的定义,是自相矛盾。人类决不可以违反逻辑而出尓反尔。无穷大是它的基本定义和内涵。另外人类的局限性不可能看清宇宙的全貌。人的视线永远是有限的。人的活动空间是宇宙大海中的一滴水(比喻无限小,其实无法量化)。即然宇宙是无穷无尽的,那么我们看到的银河系也只能是无穷小。跟无边无界的宇宙比无法量化。
谢谢小秘书邀请!
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