假如把银河系缩小到一个电子那么小,那宇宙会有多大?

综述

宇宙有多大?这个问题无人不想知道,可同时却也没人能够回答。

目前,人类所能观测到的宇宙只是宇宙的一部分,也就是可观测宇宙。可观测宇宙的大小虽被科学家们探索出来了,但是由于受到宇宙年龄、光速以及宇宙膨胀等等因素的限制,整个宇宙的大小目前还是个无解之谜。

所以,我们今天要探讨的也不是宇宙的大小,而是要探讨当可观测宇宙在银河系缩小至一个电子大小时,它又能有多大。

银河系有多大

我们人类的母星地球所处的星系就是银河系,银河系大概已经有100亿岁的高龄了,也就是说,在宇宙大爆炸发生后的38亿年后,银河系便诞生了。

银河系中除了有地球这样的行星外,还有数量庞大的恒星,据数据统计,银河系的恒星数量大约在1000亿到4000亿之间。

那么,能容纳如此多的星球,银河系到底有多大?

据科学数据可知,从体积上来看,银河系直径大约为10万光年,而1光年的长度是9.46万亿公里,那么银河系的直径便超过了946万亿公里。

这个数据已经远超常人认知了,为了能直观感受到银河系的大小,我们可以举一个例子。

在银河系中,太阳系离银河中心的距离不算远,大约在25000至28000光年。

如果我们驾驶一辆飞车,时速为120Km/h,从太阳系中的地球出发,那么,我们要经过约2.6万光年才能抵达银河系中心。

按照人均100年寿命来算,也就是说,从出发开始,我们的第234亿代子孙才能到达银河系中心。

可观测宇宙有多大

可观测宇宙,也就是哈勃体积,是一个为观测者为中心的球体空间。

我们所说的可观测宇宙,就是以地球为中心的一个球体空间,而如果我们站在火星上进行观察,那么这个可观测宇宙就是以火星上的观察者为中心。

截至目前,据科学家估计,可观测宇宙的半径为465亿光年,直径为930亿光年。

而银河系只有小小的10万光年。

需要知道的是,从宇宙诞生到目前为止,或者一直到未来,宇宙的膨胀从没有也不会停止,并且,宇宙的膨胀速度远远超过了光速。

在上世纪20年代,科学家们就已经通过对星系距离的测量和红移现象发现了宇宙正在膨胀。

到了90年代后,科学家们进一步发现,我们的宇宙不仅在膨胀,而且是以超光速的速度在膨胀。

显然,人类如今探测到的有着930亿光年直径的这一部分宇宙,其实也是于宇宙空间的超光速膨胀所引起的。而这种宇宙空间的膨胀不仅会导致空间中天体距离的不断增加,更会带来宇宙体积的不断扩大。

也就是说,宇宙一直在增大,而人类目前所能观测到的不过只是以地球为中心的、直径为930亿光年的一个小球形,这在宇宙面前何其渺小。

因此,人类在探索宇宙这方面仍然还有很长的路要走。

当银河系缩小至电子

现在,我们已经知道了银河系与可观测宇宙的大小。为了更通俗地理解两者的差距,我们不妨做个假设:当银河系缩小成一个电子的大小时,若按相同比例缩小,可观测宇宙会有多大?

电子是构成原子的一种基本粒子,而地球上的万物就是由原子构成的。

原子可以分为原子核和核外电子,其中,原子核由中字和质子组成,且原子核占了原子质量的99%以上。

根据科学实验测定,电子的静止质量是是9.1 x 10^(-31)千克,仅为质子质量的1/1842,足以看出电子是非常微小的,。

而电子不仅在质量上非常小,在体积上也不遑多让。

不过,像电子这种基本粒子的大小无法通过常规方法来测量,因此,科学家们最初为了测量其大小,采用的是比较迂回的手段。

他们先将一大堆电子发射向目标电子,然后再通过观察这些被发射电子的散射情况来测算目标电子所占据空间的大小。

据此,科学家们得出了一个结论:电子的直径不大于10^(-15)m 。

需要注意的是,这里是“不大于”而不是“等于”,也就是说,电子的直径可能比这个值更小,这里我们不妨就取电子直径的最大值,也就是10^(-15)米。

知道了电子的体积,那么根据计算可以得出,当银河系缩小成一个电子般的大小时,就相当于把银河系缩小了大概9.46 x 10^35倍。

已知可观测宇宙的直径为930亿光年,那么将其按照相同比例缩小9.46 x 10^35倍之后,它的直径就大约为9.3 x 10^(-10)米,大概就是0.93纳米。

原子的直径是10^(-10)m,也就是一个原子大概有0.1纳米大,也就是说,当把银河系缩小为电子大小的时候,宇宙大概就是9-10个原子左右的大小。

说到纳米,大家可能都有听闻纳米技术,但对于纳米的大小可能没有清晰的概念。

简单来说,以最小的原子氢原子为例,当4个氢原子排成一列时,这个队列的长度就为1纳米。

因此,当银河系缩小至电子般大小时,可观测宇宙的直径还没有1纳米,不足4个氢原子直径的大小。

结语

人们总喜欢仰望星空,感叹宇宙的浩瀚巨大,但相比于动辄上亿光年的宇宙,我们身边的万事万物何尝不是自有一片广阔的的宇宙?就像最基本的原子,其中也蕴含着一个由诸多的微小粒子构成的宇宙。

因此,我们无需因为宇宙浩瀚就觉得自己渺小如尘埃,其实,在一些物质眼中,我们人类自己又何尝不是一个巨大无比的宇宙呢?

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