用尺度理解我們生存的宇宙

2020-12-10 黑瞳宇宙探秘

人類生存的宇宙,從量子的普朗克尺度(有意義的最小可測長度,小於這個長度則處於不可觀測範圍。)到宇宙中最為龐大的結構武仙——北冕座長城(寬達100億光年,銀河系寬度的10萬倍,太陽直徑的7億億倍)。

全都處於一定的時空範圍內,沒有尺度無以認知世界。

要討論宇宙尺度,我們首先要確定「人類尺度」的概念。

所謂「人類尺度」,就是指讓人類感覺舒適的範圍:包括能夠輕鬆步行到達的距離,不超過人類壽命的時間,以及在地球上可以感受到的溫度範圍,大致是從冰的寒冷到火的灼熱。

以人類尺度為基準,一起來討論數字、尺寸、光、聲、熱和時間這六種譜系的不同尺度。

第一,數字尺度。

若不藉助工具,人類不擅長處理大數字。

目前已知事物的極限,不超過一個「古戈爾」,宇宙中沒有發現能達到11古戈爾量級的東西。

我們不太熟知的單位「億」是1後面有8個零,而古戈爾是1後面有100個零。

10的100次方是萬恆河沙,10的-100次方是萬虛。

人類的大腦根本理解不了1古戈爾的數量級。

(恆河沙數)

第二,尺寸尺度。

易於感知的「人類尺度」大約是幾毫米到幾千米的範圍。由於人類在日常生活中接觸的長度範圍遠遠大於高度,因此人類對長度的感知範圍比高度大得多。

比如國際空間站到地球表面的高度大約是370千米,感覺遙不可及,其實只比南京到上海的距離稍微遠一點,換個角度一想,感覺近多了。

第三,光的尺度。

真空光速定義值:c0=299792458m/s,由於光速不可超越,再加以宇宙空間太過遼闊,在天文學上人類用光年來定義空間距離:一光年等於9460730472580800米。.

第四,聲音的尺度。

光是一種電磁波,而聲音是一種運動。聲音的傳播依賴於介質,沒有介質就沒有聲音。

和光一樣,人類的耳朵能聽到的聲音非常有限,頻率大致介於15赫茲到20千赫之間。

不藉助科學儀器,人類聽不見太陽的歌唱。

(突破音障)

科學家利用儀器探測到了太陽發出的聲音,經過壓縮以後,你會聽到某種緩緩敲擊的鐘聲,那是太陽正向著宇宙深處長鳴。

第五,熱量尺度。

熱是這個宇宙中另一種重要的尺度。

從絕對零度(熱力學的最低溫度,約等於-273.15℃,無法達到的溫度)到宇宙中的最高溫度1.4×10的23次方開氏度。

世界呈現完全不一樣的形態。

比如極低的溫度會導致一些物質變成超導體。

超越極限高溫,物質的每一個粒子都會變得過於緻密,以至於坍塌成一個個黑洞。

熱量是這個宇宙最大的魔術師之一。

第六是,時間尺度。

人生不滿百,人類直接體驗的最長時間跨度不過一生,而地球的歷史有46億年。

夏蟲不可以語冰,井蛙不可以語海,凡夫不可以語道。

人類能感知的生活中最快的事件可以達到毫秒級(千分之一秒),毫秒級:一秒鐘內發生一千件事情。

那微秒呢?點擊一下滑鼠大約花費50萬微秒。這是人類思維的極限,那麼納秒、皮秒和飛秒呢?

另外更有趣的是,時間是物質的運動、變化的持續性、順序性的表現 。

進入普朗克尺度的量子世界,時間並不存在,因為在量子尺度一切皆有可能。

古希臘哲學家說過:當我們知道的越多,我們就越無知。

在宇宙我們只是滄海一粟,而宇宙更是由5%的物質和不可直接觀測的95%暗能量和暗物質組成,只能沿著科學道路前進,人類越發現自己的渺小和無知。

人類只有不斷的拓寬尺度,才能解開更多的秘密。

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