2019-10-19  |  鐘銘聊科學(xué) （轉(zhuǎn)）

首先，我們生活在太陽系內(nèi)的地球上，而地球在宇宙中其實是可以忽略不計的存在。宇宙是十分空曠的，就拿地球系統(tǒng)來說，地球和月球的平均距離是38萬公里，而地球的半徑僅僅6000多公里，這是差了兩個數(shù)量級。（下圖就是探測器拍下來的照片，是真實比例的，從圖中我們能看出相比于地球和月球的尺寸，它們的距離要明顯大得多得多。）時空的“囚徒”

其實人類確實是生活在“牢籠”當(dāng)中，這一點是基于目前人類對于宇宙的認(rèn)知。為什么這么說呢？我們可以來簡單地拆解一下。

同樣的，太陽是整個太陽系的中心，但是太陽相對于整個太陽系而言是十分渺小的存在。如果把太陽的半徑放大250倍，這也就大致達(dá)到地球軌道的附近。也就是說，日地距離其實和太陽自身尺寸相比，相差了3個數(shù)量級，更不要說和地球相比了。

而太陽系呢？我們都知道是在銀河系當(dāng)中，但銀河系類似于太陽這樣的恒星就達(dá)到了1500億~4000億顆，太陽在銀河系中簡直就是微乎其微的存在。

而銀河系真的算大么？其實也不算，銀河系是在本星系群當(dāng)中，是本星系團(tuán)中第二大的星系，第一大的是仙女座星系，兩者可能在30億年后發(fā)生合并，合并其實是星系之間的常態(tài)。本星系群當(dāng)中類似于銀河系這樣的星系有幾十個。

本星系群又只是在室女座超星系團(tuán)的一員，而且還是室女座超星系團(tuán)當(dāng)中個頭很小的一員，室女座超星系團(tuán)當(dāng)中有許許多多類似于本星系群這樣的宇宙結(jié)構(gòu)。

室女座超星系團(tuán)也并不是大，它的直徑大概有1.1億光年，而可觀測宇宙的直徑有930億光年。在可觀測宇宙中，室女座超星系團(tuán)幾乎是微不足道的，類似的宇宙結(jié)構(gòu)多到數(shù)不勝數(shù)。

而可觀測宇宙只是宇宙的一部分而已。由于我們觀測一般是通過電磁波的方式，因此，可觀測宇宙的半徑其實意思是，從宇宙138億年前宇宙大爆炸開始，光所能傳播得最遠(yuǎn)距離。也就是說，理論上我們能夠接收到如今距離我們465億光年外的天體發(fā)出的光。（這里說“光”其實并不準(zhǔn)確，而應(yīng)該是引力波。光其實是461億光年，這是因為宇宙38萬歲時，光才開始傳播。）之所以看到的尺度不是138億光年，是因為宇宙并不是靜止不動的，而是在膨脹，加上膨脹效應(yīng)才達(dá)到了465億光年。（目前我們接收到的最遠(yuǎn)的天體的光大概是320億光年外的天體發(fā)出的光）

也就是說，宇宙中大多數(shù)位置的天體發(fā)出來的光，我們至今還沒有辦法看得到。根據(jù)普朗克衛(wèi)星的最新觀測數(shù)據(jù)，我們知道，宇宙在大尺度上（10^8光年）不彎曲的，是平坦的，這就意味著宇宙是無限大。（也就是下圖中第二種情況）

因此，從時空尺度上看，人類絕對就是一個被困在可觀測宇宙內(nèi)的囚徒，而人類生活的地球，乃至太陽系，銀河系，在宇宙這個大尺度下都是可以忽略不計的存在。但這還僅僅是從時空尺度上來看。如果我們從物質(zhì)的角度來看，人類同樣如同囚徒一樣。為什么這么說？

物質(zhì)的“囚徒”

我們都知道，宇宙中充滿了各種物質(zhì)，目前我們已經(jīng)探明的被我們稱為已知物質(zhì)。但其實它并不是宇宙的全部。要知道物質(zhì)之間是有引力的。

如果宇宙是一個物質(zhì)主導(dǎo)的宇宙，那最終的結(jié)果一定是在引力的作用下向中心點收縮。可事實上，并沒有，所以牛頓曾經(jīng)也特別困惑。隨著研究的深入，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，星系周圍的恒星跑得尤其的快，這說明還存在額外的引力是我們沒有探明的。比如：理論上太陽應(yīng)該繞銀心的運動速度是160km/s，可實際觀測卻是240km/s。這樣的情況大量出現(xiàn)各類星系中，只有極個別的星系沒有這樣的情況。

于是，隨著觀測技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，我們所探明的已知物質(zhì)其實只是宇宙中總物質(zhì)量的極小的一部分，連5%還不到。剩余的呢？是暗物質(zhì)和暗能量。

其中暗物質(zhì)也是提供引力的，是已知物質(zhì)5倍還要多，暗能量是提供和引力正好相反的作用，也就是提供使得宇宙膨脹的斥力，它占據(jù)了宇宙總量的68.3%。而暗物質(zhì)和暗能量，人類都無法觀測到，這也是目前天文學(xué)家研究的前沿領(lǐng)域。也就是說，從物質(zhì)的角度來看，人類也僅僅能看到宇宙的5%，毫無疑問就如同囚徒一樣。

以上我們也僅僅是從兩個不同的角度來看，其實，當(dāng)我們知道的越多的時候，我們也會發(fā)現(xiàn)我們不知道的越多，也就是說，人類至始至終都是“認(rèn)知”上的囚徒，永遠(yuǎn)掙脫不了，因此，相對于宇宙而言，人類是極其渺小的存在。

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