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直觀感受一下:如果宇宙縮小為地球大小,同步縮小的地球有多大?

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原來回答過很多類似問題,如地球是1粒黃豆、太陽是一粒黃豆、地球是一個原子或一個電子,宇宙有多大等等。但不管地球怎么縮小,宇宙還是很大很大,所以一些對光年沒有什么概念的人來說,還是沒有一個直觀認識。

這個問題似乎有點意思,因為地球是我們生存的家園,現(xiàn)在只要稍有文化的人,都知道地球是個球形,平均半徑約6371km,體積約1.0832*10^12km^3。其實這個體積都沒有多大意義,如果宇宙也是一個球形的,那么我們只要確定它的半徑就可以比較了。

可觀測宇宙的范圍。

現(xiàn)在科學的估算可觀測宇宙半徑為465億光年。何謂可觀測宇宙?就是理論上可以觀測到的宇宙,這種測算是根據(jù)宇宙大爆炸后光線或者信號能夠傳遞到觀測者眼中的可能距離,而不是利用現(xiàn)代科學手段實際能夠看到的距離。

這種計算是從138億年前大爆炸那一刻,光速走了138億年,最遠我們能夠看到的那個光源,走了138億年到達我們這里,而這個光源自己也還在運動遠離我們,現(xiàn)在我們之間的共動距離約有465億光年。宇宙就像一個不斷膨脹著的氣球,表面的任意一點與其他的點都在不斷分開,任意一點都可以視為1個中心,向個個方向看到的宇宙都是離我們遠去的星系,而圍繞著這個中心能夠看到的范圍就是“可觀測宇宙”。

宇宙還有不可觀測宇宙,受到兩個“視界”限制。

一個就是宇宙大爆炸開始時,溫度太高密度太大,電磁波無法逃逸出來,所以對觀測者是不透明狀態(tài),這個時間持續(xù)了38萬年,因此這部分宇宙被認為無法觀測到,有多大,我們無法知道,屬于過去視界;

還有就是隨著宇宙膨脹疊加速度遠遠大于光速,在可觀測宇宙邊緣更遠的星系之光就永遠也到達不了我們這里,因此我們永遠也無法知道可觀測宇宙之外的宇宙有多大,這個叫未來視界。

可觀測宇宙與地球大小比較。

這樣,我們無法用全部宇宙來與地球比較,只能用可觀測宇宙來比較?,F(xiàn)在我們用可觀測宇宙與地球相比,其半徑為465億光年。光年是一個尺度單位,1光年約為9.46萬億千米,得到與地球的比例為:465億*9.46萬億km/6371km≈5.42*10^19倍??捎^測宇宙半徑比地球大54.2億億倍。

地球半徑如果縮小54.2億億倍還有多大呢?

現(xiàn)在我們把地球直徑化為米來計算一下:12742000m/5.42*10^19≈2.35*10^-13m。這是一個什么概念呢?一個原子的直徑約10^-10m,一個電子的直徑約10^-15m,因此如果可觀測宇宙縮小到宇宙大小,地球同比例縮小的話,那么就變成比一個原子還小,比電子略大的球了,更準確一點說,這個球直徑是比原子小約426倍,比電子大約235倍。

現(xiàn)在我們來形象了解一下原子、電子的大小。

一根頭發(fā)根據(jù)其粗細不同,直徑大致在60~100μm之間,我們?nèi)∑渲虚g值80μm,在一根頭發(fā)的截面上,就可以排列約5000億個原子,約50萬億億個電子。

我們計算一下這個截面可以站立多少個縮小后的地球。首先算出截面直徑與縮小后地球的倍數(shù):8*10^-5m/2.35*10^-13m≈3.4*10^8倍。

根據(jù)圓面積公式πr^2計算得出一根頭發(fā)截面上可以排列縮小的地球9.1億億個。這就是可觀測宇宙縮成地球大小后,地球同步縮小的理論數(shù)據(jù)。那么可觀測宇宙縮小成地球了,整個宇宙能夠全部觀測到嗎?不知道,到那個時候再說吧。

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評論
科普63eb87bf78247
庶吉士級
現(xiàn)在科學的估算可觀測宇宙半徑為465億光年。何謂可觀測宇宙?就是理論上可以觀測到的宇宙,這種測算是根據(jù)宇宙大爆炸后光線或者信號能夠傳遞到觀測者眼中的可能距離,而不是利用現(xiàn)代科學手段實際能夠看到的距離。。。
2024-01-17
科普63eb87bf78247
庶吉士級
原來回答過很多類似問題,如地球是1粒黃豆、太陽是一粒黃豆、地球是一個原子或一個電子,宇宙有多大等等。但不管地球怎么縮小,宇宙還是很大很大,所以一些對光年沒有什么概念的人來說,還是沒有一個直觀認識。。。
2024-01-17