宇宙有多大?這個問題看似簡單,但是卻無法得到真正的答案,因為宇宙空間在不斷膨脹,甚至膨脹的速度已經超過了光速,因此我們無法得出宇宙的真實大小,只能根據可見範圍計算出一個「可觀測宇宙」。
可觀測宇宙也被稱為哈勃體積,目前哈勃體積的半徑是460億光年,也就是說人類目前可以觀察到的宇宙範圍直接為900億光年左右。這個範圍包含了人類的一切知識,我們的歷史,我們的文化,我們的未來,都在這900億光年之內。
對於我們來說900億光年是一個難以想像的數字,可是我們在網上可以看到這樣一種說法,一張普普通通的紙,對摺103次後,這個紙摺疊後厚度就會超過宇宙的厚度,這個觀點是真的嗎?
一張普普通通的A4紙,在一些心靈手巧的人手中,可以被摺疊出不同的花樣,但是不知道大家有沒有嘗試過把一張A4紙反覆摺疊,如果不藉助機械設備的話,只憑藉自己的力量,可以把這張A4紙摺疊多少次呢?通常情況下,我們只能把一張A4紙摺疊六次就已經到達極限了。
每一次摺疊都會比上一次更加困難,想要摺疊的次數更多,可以換更大的紙來嘗試,但是目前世界紀錄的最高摺疊次數也只有13次,因此想要把一張紙摺疊103次,是一件十分困難的事情。
在美國德克薩斯州聖馬克中學,全校師生用了一張1.3萬英尺(差不多4公裡)的超大廁紙,成功創造了一個新的世界紀錄:「把一張紙摺疊13次」,這個時候的廁紙已經有了2^13=8192層,如果按照每層紙0.1mm計算堆積起來也有80釐米厚,接近1米的厚度,可惜的是這項紀錄並沒有被吉尼斯紀錄承認。

如果有人可以把一張厚0.1mm的紙摺疊103次,會有多厚呢?通過計算,這個紙的厚度已經達到了大約1072億光年,已經超過了人類的可觀測宇宙範圍,也就是說這個紙的厚度超越了我們的觀察範圍,宇宙「裝不下」它了。
為什麼會發生這種事情呢?答案很簡單,對數學稍有了解的人應該都知道,這個現象叫做「指數爆炸」,只要低數大於1,那麼指數每增加1都會帶來巨大的數值改變,因此有人會說「指數是數學中的魔鬼」。
幸運的是,我們的宇宙中要遵守質能守恆,很少會出現指數爆炸的事情,只有在日常計算中才會出現這樣可怕的數字,當然更加客觀的來看,一張紙摺疊103次是完全不可能實現的事情,首先不可能有這麼大的紙,其次摺疊這張紙的能量十分大,幾乎無法想像,並且也不可能有這麼的基本粒子來給我們折騰。
這樣指數爆炸的例子更多還是停留在數學計算上,現實中基本不可能出現,其次人類的900億光年可觀測宇宙範圍,並不是宇宙的全部,在這個範圍之外,存在著更加浩瀚並且不可預知的宇宙空間,人類對宇宙的了解是片面的,即使我們可以用數字創造出無限大的距離,仍然無法確定宇宙的大小。
當然,在宇宙中也是存在極限的,例如「光速」就是宇宙中的速度極限,其次恆星的活動也會導致黑洞的誕生,正是因為引力達到極限後造成的空間扭曲,並且溫度也存在一個下限「絕對零度」,這些例子都告訴我們,宇宙存在「極限」,但是憑藉人類目前的能力,無法接近任何一個極限。
隨著科技的發展,可觀測宇宙會隨著人類在宇宙中的擴張逐漸變大,或許在未來的某一天,我們可以實現科幻電影中的超光速飛行,利用蟲洞忽略距離,從而更加全面的探索這個宇宙。
相信在看完上面這些內容後,再看到A4紙時,你的內心會有不一樣的感想,一張普通的紙在不斷摺疊後,也可以超越宇宙,前提是有足夠的能力讓這張紙不斷摺疊下去,這就是數字和物理的魅力,我們可以通過自己的想像和計算,換一種方式看待宇宙。