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宇宙,我们要如何理解?

 覆言 2022-09-23 发布于湖南

宇宙有两个重要的维度,一个是空间,另一个是时间。首先,我们要理解空间,也就是距离。比如,1公里有多长?大家手机里都有地图软件,可以看看,从你家到附近的超市、地铁站,或者学校,哪个是刚好1公里的距离。民航客机的飞行高度,一般是在7公里~12公里。这个高度属于地球大气层中的平流层,气象条件比较平稳,鸟类一般飞不了这么高。

其次,从你的城市,到你常去的省内城市,测一测距离。比如,从北京市,到山东省会济南市,直线距离是370公里左右。中国空间站的轨道高度,约为380公里。

从北京到济南,高铁的速度超过300公里每小时,用时1小时30分钟。我们在发射空间站的时候,速度超过7.9公里每秒,也就是第一宇宙速度,只要8分钟,就能进入预定轨道。

地球的半径是6371公里,是空间站轨道高度的16.7倍。如果把地球比喻成一个苹果,空间站大概只有1个芝麻粒的高度。地球到月亮的距离约为38.4万公里。1969年,美国“阿波罗11号”用了4天的时间,从地球飞抵月球。如果从地球发一束光,则仅需1.28秒,就可以到达月球。地球的直径是月球的4倍,体积是月球的8倍,质量是月球的80倍。月球绕地球公转的速度是1公里每秒。

地球到太阳的距离约为1.5亿公里。太阳的光到达地球,需要8分18秒。也就是说,我们看到的太阳,都是8分钟以前的太阳。太阳的直径是地球的109倍,体积是地球的130万倍,质量是地球的33万倍。

太阳是气态的恒星,73%是氢,25%是氦。每秒有6.2亿吨的氢在太阳发生核聚变,产生大量的能量。在整个银河系中,太阳的亮度超过85%的恒星。在整个太阳系中,太阳的质量占比高达99.86%。木星是太阳系最大的行星,占比约为0.1%,是其他行星总质量的2.5倍。木星也是气态的,90%是氢,8%是氦。在元素周期表中,氢和氦是最基础的两个元素。

地球绕太阳的公转速度约为30公里每秒,绕一圈是1年的时间。太阳系绕银河系核心的公转速度,约为220公里每秒,绕一圈需要2亿年。所以,如果以银河系核心为参照物,我们每个人的运行速度都是220公里每秒。当然,我们是感受不到这个速度的。宇宙的年龄约为138亿年,太阳和地球的年龄是45亿年,可能还有50亿年的寿命。太阳系的形成,可能源于上一次恒星系的毁灭。至于在那个恒星系,有没有过生命,是什么样子的,我们可能永远都不知道。

除非,在45亿年前,或者现在距离我们45亿光年以外的地方,有外星文明观测过太阳系。然后在未来的某一天,我们与这个文明相遇了。

银河系拥有4条悬臂,太阳位于猎户臂,距离银河系中心大约2.4万~2.8万光年。我们知道,在今年5月,科学家发布了银河系中心人马座A*的照片。这是一颗黑洞,质量是太阳的约400万倍,直径约为4400万公里,差不多是水星到太阳的距离。水星是距离太阳最近的行星,地球是第三接近太阳的行星。所以,人马座A*的体积并不是很大。更有意思的是,人马座A*的质量也不大。作为银河系最中心的天体,它的质量只占整个银河系的0.00045%左右。那么,它是怎么做到,让银河系的所有恒星都绕着它公转的呢?

首先,人马座A*的引力捕捉了附近的恒星,与它们“组合”在一起,共同吸引外一层的恒星。然后,与这些恒星一起,再去吸引更外一层的恒星。就像俄罗斯套娃一样,从里套到外,一层又一层,整体的质量越来越大。在银河系中心直径3光年的区域内,大约汇集了1000万颗恒星。它们大多是红巨星,拥有很高的质量。另外,在银河系的中心区域,还有大量的暗物质。它们能和普通物质产生引力交互作用,所以我们知道它们的存在。但是,它们又不与电磁力产生作用,因而我们无法看到它们。

从目前的观测来看,银河系属于一个超星系团,名为拉尼亚凯亚。这个超星系团,拥有至少10万个像银河系一样的星系。它们似乎都在围绕着一个更大质量的天体运动,但我们现在无法观测到。也许,宇宙就是一个俄罗斯套娃,一层绕着一层,总是绕着一个质量更大的天体在运动。

有时候想着挺悲哀的,我们所处的这个时代,人类文明才5000年,现代科学才100年。与138亿年的宇宙相比,我们的文明无疑是刚刚起步,宛如一根鼻毛。现代科学认为,宇宙始于大爆炸。那大爆炸以前,是不是一次大坍缩呢?大坍缩以前,是上一次的大爆炸?反反复复,已经爆炸、坍缩很多次了?这一次的宇宙,又会坍缩吗?还是无限制的膨胀下去?那么,组成宇宙的这些物质,最初是怎么来的呢?最初的时间点又在哪里呢?时空又是怎么形成的呢?为什么质量会让周围的时空扭曲呢?具体的机制是什么?

对于这些问题,我们的下一代,下下一代,或许5000年后的人类,依旧搞不清楚。亦或许,5000年后就没有人类了。

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