【腦洞系列】如果把銀河系縮小到一個電子的大小,那宇宙會有多大?

如果把銀河系縮小到一個電子的大小,那宇宙會有多大?這是一道簡單的數學題,我們只需要知道銀河系、電子以及宇宙的具體大小,就可以根據它們之間的比例來計算出這個問題的答案,下面我們就來討論一下。

我們人類身處銀河系之中,根本無法直接看到銀河系的全貌,不過這難不倒人類,在過去的日子里,科學家利用現代觀測設備已經確定了銀河系中大部分天體的大小、位置、距離等數據,并據此推測出了銀河系結構、形狀以及大小。

如上圖所示,銀河系的主體是一個「恒星盤」、其外圍還有一個巨大的「星系暈」,由于「星系暈」的結構非常稀疏(其中的主要物質是離子化的氣體,也存在著少量的恒星、星際塵埃等物質),因此我們通常所說的銀河系的大小,其實指的是「恒星盤」的大小,觀測數據表明,其直徑約為10萬光年。

再來看電子,電子在一般情況下都是被當作一個「點」來處理的,原因就是它們的體積實在是太小了。當然了,電子肯定是有體積的,為了測出電子的大小,科學家通常采用的方法就是,先向目標電子發射多個電子,然后再利用精密儀器觀察這些電子的散射情況,進而確定目標電子的體積。

通過上述方法,科學家得出的結果為:電子的直徑不大于10^(-18)米。需要注意的是,這里是「不大于」而不是「等于」,也就是說,電子的直徑可能比這個值更小,這里我們不妨就取電子直徑的最大值,也就是10^(-18)米。

根據以上數據,我們可以計算出,假如把銀河系縮小到一個電子那麼小,就相當于把銀河系縮小了大約9.46 x 10^39倍。

那麼宇宙有多大呢?實際上,這是一個沒有確定答案的問題。

由于種種因素的限制(如宇宙的年齡、光速、宇宙膨脹等),我們只能夠看到宇宙中的一部分,這也被稱為「可觀測宇宙」,而對于整個宇宙的大小,科學家們根本就無法通過實際測量來獲取,只能通過理論來進行推測。

在2006年的時候,弦理論的創始人之一、理論物理學家萊昂納德·薩斯坎德(Leonard Susskind)在一篇論文中指出,根據著名物理學家霍金提出的「有界無邊宇畝模型」以及相關的理論可以計算出,整個宇宙的直徑約為10的10的10的122次方秒差距(注:1秒差距大約為3.26光年)。

這是什麼概念呢?這樣說吧,設整個宇宙的直徑為x秒差距,那麼x這個數就是1后面跟上y個零,而y這個數則是1后面跟上z個零,至于z這個數,則是1后面跟上122個零,可以看到,這是一個極為龐大的數字,如果我們去一個一個地去數1后面的這些零,估計數到天荒地老都數不完。

假設整個宇宙真的有這麼大,那麼對于「10的10的10的122次方」這個數而言,縮小了9.46 x 10^39倍,只不過是1后面的零減少了幾十個而已,在這種情況下,宇宙仍然龐大得令人難以想象。

當然了,這只是根據理論推測出來的一個數據,實際情況是否真是這樣,我們根本無法對其進行驗證,所以我們不妨來計算一個實際一點的,看看假如把銀河系縮小到一個電子的大小,那「可觀測宇宙」會有多大。

這其實就很簡單了,已知「可觀測宇宙」的直徑約為930億光年,將其縮小9.46 x 10^39倍之后,它的直徑就大約為9.3 x 10^(-13)米。

作為對比,氫原子是宇宙中最簡單的原子,測量數據顯示,一個處于基態(最低能級)的氫原子直徑約為1.056 x 10^(-10)米,也就是說,縮小后的「可觀測宇宙」,其直徑連氫原子的百分之一都沒有,如此小的物體,別說是肉眼了,就算是光學顯微鏡也無法對其進行觀測。

搶先看最新趣聞請贊下面專頁

用戶評論