宇宙非常大,大到我們無(wú)法知道宇宙的確切大小。我們通常所說(shuō)的“宇宙半徑為465億光年”是指可觀測(cè)宇宙的范圍,因?yàn)榭臻g在超光速膨脹,宇宙的存在時(shí)間和光速都是有限的,所以遙遠(yuǎn)宇宙中的光還沒(méi)來(lái)得及到達(dá)地球,我們無(wú)法觀測(cè)到。我們只能到可觀測(cè)宇宙之內(nèi)的情況,所以我們通常所討論的宇宙是指可觀測(cè)宇宙。 在可觀測(cè)宇宙中,包含多少天體?總質(zhì)量會(huì)有多大? 我們生活在太陽(yáng)系中,太陽(yáng)是我們的主恒星,它包含了太陽(yáng)系中的絕大部分質(zhì)量,太陽(yáng)的質(zhì)量相當(dāng)于地球的33萬(wàn)倍。太陽(yáng)系之外還有十分廣闊的世界,太陽(yáng)與其他上千億顆恒星、以及大量的星云組成了銀河系。在可觀測(cè)宇宙中,可能還有多達(dá)2萬(wàn)億個(gè)星系,幾乎每個(gè)星系都包含著數(shù)以億計(jì)的恒星。 如果把可觀測(cè)宇宙中的所有天體與星云加起來(lái),其總質(zhì)量將會(huì)達(dá)到10萬(wàn)億億億億億億(10^53)千克,相當(dāng)于太陽(yáng)質(zhì)量的500萬(wàn)億億倍,地球質(zhì)量的1.65萬(wàn)億億億倍。既然宇宙的質(zhì)量這么大,宇宙的密度會(huì)有多大呢? 通過(guò)計(jì)算可知,可觀測(cè)宇宙的平均密度約為2.8×10^-28千克/立方米。由此可見(jiàn),宇宙浩瀚無(wú)垠,空間大部分都是空的,天體之間相距都非常遙遠(yuǎn)。 以銀河系為例,雖然銀河系看起來(lái)充滿了恒星,但平均每隔4光年(38萬(wàn)億公里)才會(huì)有一顆恒星。而星系與星系之間的空間更是空曠,動(dòng)輒數(shù)萬(wàn)光年至數(shù)十萬(wàn)光年。放眼浩瀚的宇宙,星系不過(guò)是汪洋大海上的一座座孤立小島。 即便是太陽(yáng)系內(nèi)的空間,也是空蕩蕩的。正因?yàn)槿绱?,旅行?號(hào)及其他幾艘能夠飛出太陽(yáng)系的無(wú)人探測(cè)器可以在太空中一直飛行,而不會(huì)撞上其他天體,它們不需要提前做好預(yù)警來(lái)避開(kāi)宇宙中的天體。 相比之下,如果1立方光年的空間中裝滿水(太陽(yáng)系的半徑為1光年),其總質(zhì)量將會(huì)高達(dá)8×10^50千克,相當(dāng)于太陽(yáng)質(zhì)量的4萬(wàn)億億倍,銀河系質(zhì)量的8億倍,可觀測(cè)宇宙質(zhì)量的千分之八。 通過(guò)計(jì)算可知,只要體積為125立方光年的水,其質(zhì)量就會(huì)達(dá)到整個(gè)可觀測(cè)宇宙的總質(zhì)量,結(jié)果有些出人意料。125立方光年的范圍在宇宙中非常小,也就一個(gè)邊長(zhǎng)為5光年的立方體,我們?cè)诘厍蛏贤ㄟ^(guò)肉眼能夠看到幾十甚至幾千光年外的恒星,而銀河系的范圍至少有10萬(wàn)光年。 不過(guò),可觀測(cè)宇宙中沒(méi)有那么多的水。而且5立方光年的水不會(huì)像地球上的海洋那樣存在,它們無(wú)法保持正常的狀態(tài),而是會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的引力坍縮,所有的水被壓縮到無(wú)限小的奇點(diǎn)中,形成一個(gè)黑洞。 根據(jù)史瓦西半徑公式,可以算出這個(gè)黑洞的半徑約為166億光年。在這個(gè)巨大范圍內(nèi),光都會(huì)被束縛在其中,無(wú)法從中逃脫出去。 幸運(yùn)的是,我們的宇宙并沒(méi)有把所有的物質(zhì)聚集在一起,而是分散在廣闊的空間中,它們可以保持正常的狀態(tài)。 |
|