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06月
05
2023
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这个宇宙到底有好大

这个宇宙,好大啊!它的边界到底在哪里呢?我们人类的眼睛可以看到的,只是微不足道的一部分。然而,现代科学的进步,为我们揭开了宇宙的神秘面纱,让我们感受到了它的无限辽阔。

最基本的认知是,宇宙是所有天体、物质和能量的总和。根据现代天文观测的结果,目前估计宇宙的总质量约为可观测宇宙(即我们可以看到的范围)的1000亿到2500亿倍,其中约5%为标准模型中的物质成分(包括我们所知的元素),剩下的95%为具有高度奇异性质的暗物质和暗能量。这个总质量相当于10的52或11万亿个太阳在一起。

这个宇宙到底有好大

我们知道,光速是宇宙中最基本的速度,而光足足需要93亿年的时间才能从最远方的星系传到我们这里。而从边界到我们这里至少需要130亿年的时间,因为最古老的恒星和星系的光已经需要这么长时间才能达到我们的地球。

宇宙的时间尺度也是非常巨大的。天文学家们常用的一个时间单位叫做亿年(Gyr),也就是10的9次方年。我们的太阳系年龄约为45亿年,而整个宇宙的年龄已经达到了137亿年。这些年代数字看似与我们无关,但实际上相当于宇宙所经历的各种历史事件。比如,在13.7亿年以前,大爆炸使宇宙开始了膨胀;在宇宙年龄为0.1 Gyr时,星系开始形成;在3 Gyr时,星系团开始形成;在13 Gyr时,太阳系诞生等等。

除了时间和空间的巨大外,宇宙的常见现象也是令人瞩目的。比如黑洞就是一个极度弯曲了时空的巨大质量凝聚体,它会吸收周围的物质,而且吸入的物质会如公路上的车流一样旋转形成称为“磁盘”的物质云。这个磁盘中的物质旋转非常快,其速度可达到光速的一半以上,因而无比炽热。由于磁盘物质云的亮度极高,很容易被探测到,而且磁盘周围的星星等物体因为它的引力影响也会发生变化。

另一个令人震撼的现象就是最近被探测的引力波。引力波是宇宙中掀起的涟漪,当巨大的物体撞击或移动时会产生这种波动。这种波动可以在宇宙中传播,直到将引力波探测器内的两只激光干涉仪的振幅产生微小变化,从而使得我们可以感知到这种涟漪。2015年9月14日,美国科学家利用两个探测器探测到来自遥远宇宙的引力波信号,这也是人类历史上首次探测到引力波,为我们查明宇宙中巨大物体运动的方式提供了新手段。

尽管我们对宇宙仍有诸多未知,但现代天文学的发展确实让我们对宇宙的了解更深入了许多。宇宙是这样的巨大,我们人类是如此渺小,但这并不意味着我们没有了“参与感”。我们有着自己观察、分析、探索的机会,数百年来,天文学家们不断研究、进化,勇闯探索各种未知领域。直到今天,我们还在不断地用各项新技术去探测宇宙。站在宇宙的边缘向四周尽情发掘,探寻这个宇宙的奥秘,这是一项极具挑战性的课题,但也是颇具有意义和价值的事。宇宙的一切,都是那么令人期待和惊叹。