宇宙到底有没有边缘?预计星系至少有2万亿个,九成以上是未知

说宇宙寻真理 2024-04-29 09:58:04

先问一个问题,你知道自己能看多远吗?不少人可能脱口而出:也就几公里远吧。

如果距离只有几公里,那说明你是平时前方,而且身体所处的水平还比较低。由于地球是球体,在水平的情况下确实看不远。

但如果你仰望天空,原先的几公里远,将立刻拓展到几十万公里乃至上百万公里,甚至最终达到数亿公里以上。

那宇宙到底有多大呢?到底是我们“望不到边”,还是宇宙其实没有边缘?

空间和时间的聚合

宇宙有多大,多数人会说有130亿光年,也有会给出400多亿甚至900亿以上的数字。先不去说数字的差距为何这么大,先来看宇宙的定义是怎么来的。

我国古人的天地观是天圆地方,天穹像一口锅倒扣在四四方方的大地上。

从大地到天空,这是空间方位上的不同。在古人的观念里,不管它有多大,都是东南西北的空间方位,这被叫做“宇”。我们经常听到一个词叫寰宇,就可以理解为全部的方位。

空间之大,让人永远探索不到的尽头。同样没有尽头的还有时间。古代是农耕社会,庄稼生长了一茬又一茬,树上的叶子生了落落了又生,如此循环往复同样给人的感觉是没有尽头的。

而永远没有尽头的时间,又被称之为“宙”。在墨子的天地观念中,他正是用宇宙来形容天地万物的。

千百年来,宇宙这个词随着人类技术的不断进步,它也从一个笼统的概念,变得越来越精确。

就像现在,我们听到宇宙这个词就会仰望天空,会想到太阳距离地球超过了1亿公里,会想起遥远的天河,它的大小直径达到了10万光年以上。

技术进步了,让人类逐渐知道了地球并非宇宙的全部,而仅仅是宇宙空间里的一分子。甚至和广袤无边的宇宙比起来,地球小到连一粒尘埃都不算不上。

地球的小让人猝不及防,而宇宙的大同样也是如此。从地心说到日心说,再到后来对宇宙的认知,人类包括科学家在内,对宇宙的了解不是突然冒出的某种全新的观点,而是从古至今,从错误到正确,通过渐进式的方式一点点获得的。

日心说的准确,就建立在地心说的错误上,但在过去,当不少人开始相信日心说以后,又认为太阳就是宇宙的全部。

现在把太阳这类天体叫做恒星,就是日心说兴盛起来后,人们认为恒星不会移动,而地球在绕着它运转。

直到后来技术进一步发展,人们才又意识到,太阳的存在并不是想象中的那样,至少它不是全部的宇宙。

因为科学家又看到并了解到了星系,并逐渐明白,整个银河系,就是无数个太阳这样的天体组成的星系。

认知发展到这一步,出现了一个很有意思的现象,当时的不少科学家认为,银河系就是宇宙的全部。

很快科学家就意识到这种观念又错了,通过新的计算方法以及实际的观测,人们明白像银河系这样的星系,在宇宙空间里极其普通,而且其数量更是多到数以千亿计。

直到此时科学家才又意识到,星系构成的这个庞大空间,才是宇宙全貌,至少是宇宙的一部分。

就目前的技术发展来看,人类对宇宙相对科学的认知,只是达到了星系这一层。

就是说各星系构成了宇宙空间的全部,当然根据星系大小的不同,又有大小子集的区分,但本质上这些都是星系的构成。

至少科学家相信,星系组合而成的全部,也就是宇宙的全部。又因为人类技术可计算观测到的最远星系,就在130亿光年左右的范围,所以可观测宇宙的大概范围,就是130亿光年左右,确切说是138亿。

但是请注意,从古代到现在的发展脉络看,人类对宇宙的认知一直是在错误中被不断突破的。所以你可以想象一下,现在我们对宇宙的认识,难道就是绝对准确的吗?

也许再过一个世纪,随着技术的再次进步和更新,人类对宇宙的理解,没准就又跟现在不一样了。

但不管是否再有颠覆性的观点出现,至少有一点是不变的,那就是人类对宇宙方位大小的了解,一直在扩大。

从地球尺度再到太阳和宇宙尺度

引力把我们束缚在地球之上,再加上几千年来,人类活动范围狭小,制定出来的距离尺度系统,很长一段时间里都很小,都没有跳出地球的范围,甚至没有跳出我们的身体范围。

比如我国传统的尺度中,一拃长,指的是张开大拇指到中指之间的距离,大约是20厘米。一庹长,指的是张开两臂后的最长距离,大约是166厘米。

这些尺度的标准,都是以人的身体为标准制定的。随着人类活动范围的扩大,尤其是到了现代社会后,才又制定出了一套通行于世界范围内的尺度系统。

这套尺度系统是常用的,不超出地球范围之外,或者说最大的尺度,就是以地球为标准的。最大的尺度公里,又叫千米,它代表的尺度范围,跟地球的大小契合。

随着人类的目光瞄向太阳系乃至银河系,在具体计算天体距离的时候,科学家们逐渐意识到,如果继续用地球上的尺度来衡量的话,那么在计算的时候就会相当麻烦。

比如地球到月球之间大约是38万公里,这段距离还能勉强用公里来表示。但如果将距离延伸到太阳,上亿公里的表述,光是读和写就异常的麻烦。

于是,科学家为了方便计算和读写,又设计出了更大的尺度单位。那么,用什么来作为参考标准呢?

其中一个标准,是地球到太阳之间的平均距离。这段平均距离用公里表述的话,就是1.496x10^8公里。将这段平均距离当成是一个标准,由此便有了“天文单位”新的计量尺度。

在天文学内,1天文单位或者几天文单位,通常就用来表述天体之间的距离了。

另一个标准,便是光速。光在真空环境下的传播速度,大约是30万公里,光在一年内传播的距离,就成了另一个天文学领域的时间尺度。如果将这个数值换算成公里的话,会发现它大到惊人。

然而,光年并非大尺度单位的极限。对专业研究天文学的科学家来说,他们很快就发现,遥远的星系距离,还是远到离谱。

于是秒差距尺度单位又应运而生。1秒差距大约是3.2光年,大约是20.6万天文单位。

而在实际的计算应用中,又有千秒差距,或者是百万秒差距等标准尺度。也就是说,在实际的天体距离测量中,即使制定了新的更大尺度标准,宇宙延伸的范围还是很远。

从原来的以身体为标准,再到以地球为标准,尺度单位变化的背后,是人类认识中的宇宙范围不断在扩大。同时,还有天体数量在增加。

宇宙内的星系有多少?

太阳这样的恒星系统,共同构成了银河系,而在整个银河系中,像太阳这样的恒星数量达到了惊人的数千亿颗。

这还远远不算多,因为银河系在星系的构成中,仅仅又是基础。类似银河系这样的星系,构成了星系群。星系群之上,还有超星系群、超星系团等尺度更大的星系规模。

那么,这些星系的数量究竟有多少呢?此前科学家的估算是,宇宙内有1000到2000亿个星系。

到2016年,诺丁汉大学的天文学家,通过多年研究又给出了新的估值,宇宙内的星系数量比原来的数值至少多10倍,即星系的数量可能有1万亿个到2万亿个。

因为科学家发现,多数星系要么遥远,要么暗淡,以至于人类现有的技术根本发现不了它们。但看不见,不代表这些星系不存在。

多数的星系,可能跟麦哲伦星云这样,是一种体量较小的卫星星系。而且科学家还发现,宇宙内至少90%的星系,都还没有被研究过。

也就是说,我们现在已知的宇宙范围已经够大了,但实际的宇宙范围,比科学家研究和计算的范围还要大。

所以宇宙的大,确实超出了人的想象,甚至超出了神的想象。

与天地同寿还比不过1光年的尺度

《西游记》中,吃一个蟠桃就能长生不老,而古人理解的长生不老,就是几千年乃至上万年,最长的年龄也无非是跟天地同寿。

在地球范围,这寿命已经够久远了。可如果放到宇宙空间里。神仙们活的一万年,还比不上1光年的尺度大。

因为神话中的一年时间,仅仅是地球上太阳东升西落的时间尺度。而光每秒传播的速度就达到了30万公里。

所以,假设把孙悟空和太上老君的距离拉开到10万光年远,他们两个神仙就是穷尽寿命,估计也走不到一起了。因为这距离太远了,远到他们都活不到那么长的时间。

结语

当年,旅行者1号距离地球60亿公里远的时候,照片中的地球就是一个小光点。

这么远的距离,已经超出人类的认知了,然而放在太阳系乃至整个银河系内,它走过的那段距离,短到可以忽略不计。

所以说,将人类放在地球上,我们似乎无所不能;将人类放在银河系乃至宇宙的尺度下,我们又什么都不是。

但幸运的是,人类自从诞生的那一刻,想象就是无穷尽的,距离再遥远,想象也能瞬间抵达。看来,宇宙的范围,或许就跟人类的想象一样,它突破了想象,但又和人的想象融合在了一起。

参考资料:

《宇宙中到底有多少星系?》 新华网 2016年10月14日《可观测的宇宙》 NASA中文网 2022年3月17日《宇宙的形状超乎你想象》 中国科学报 2019年12月24日

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评论列表
  • 2024-04-29 16:35

    九成以上未知?你是有多无知才会这么说。。。。。。。人类知道的亿万分之一都是夸张的

说宇宙寻真理

简介:感谢大家的关注