原子放大1億倍會怎樣,其結構如何,是宇宙的縮影嗎?

2020-12-03 時空通訊

有人說,一個原子放大1億倍就是一個宇宙,現在我們就生活在這樣的原子裡。這種說法沒有任何根據,但代表了不少人的想法,有必要正本清源地說一說。

這個問題已經不是科學問題,而是心靈雞湯的延伸。

許多人崇信所謂一花一世界,一葉一菩提的佛學境界。其實這裡面蘊含的是一些哲學道理,它告訴人們在小的事物中,同樣可以看到大事物的一些規律。如果能夠正確認識到這些道理,可能對人生有點好處,但如果濫用,就墮入阿鼻地獄了。

就如哲學中解剖麻雀的道理一樣,叫麻雀雖小,五臟齊全。

就是說,我們解剖一個麻雀,也能夠看到其內臟是個啥樣子,從而推演到類似的鳥類都差不多。但有人一定要推廣到所有的動物都差不多,就成為謬誤了。

總不能認為解剖了一隻麻雀,就知道了整個世界吧?比如麻雀的五臟會與老虎、大象一樣嗎?會與螞蟻蚯蚓一樣嗎?會與細菌病毒一樣嗎?世界之大,超乎想像,一花就是一花,一葉就是一葉,不能劃等號。

原子放大後的樣子

現在我們來說說科學問題。

宇宙是我們所有事物存在的時空物質總和,我們所指的一切事物,都包含在宇宙中,而宇宙一切常見物質都是由原子組成的,原子是保持物質性質的最小單位。什麼樣的原子就能夠組成什麼樣的物質,不同的原子組合會改變物質的性質和狀態。

原子由原子核和核外電子組成,原子核由質子和中子組成,電子帶負電,質子帶正電,在一個原子中,質子所帶正電數與電子所帶負電數相等,因此原子在一般情況下呈中性。一個原子失去部分電子時,就成了離子,帶有正電荷。中子呈中性不帶電,在原子核中起著穩定平衡作用。

中子和質子並非基本粒子,而是由3個夸克組成。但夸克已經是基本,是無法獨立處在,也是不可再分的。

我們解剖一個原子,可以聯想到其他原子也差不多。但聯想到分子就已經越界了,聯想到一葉一花這種複雜的物質,甚至還拿它比喻宇宙,就無法理喻毫無道理了。

即便簡單按大小來比,一個原子直徑約10^-10m,也就是約0.1nm,1000萬分之一毫米。如果按照原子的直徑放大1000萬倍,這個原子就有1mm大小,放大1億倍,就有1cm大小。1個1cm大小的原子就能夠與宇宙比?太誇張了吧。

能不能與宇宙比還在於其複雜程度和運行規律完全不一樣。

可觀測宇宙縮小後的樣子

首先說說宇宙之大。

科學界現在認為宇宙有465光年可觀測半徑,這還是可觀測宇宙,也就是從理論上來說,人類可以觀測到的宇宙範圍。而宇宙有兩個不可觀測範圍,這就是過去視界和未來視界。

所謂過去視界是指在宇宙大爆炸開始的38萬年內,無法觀測到的世界。

大爆炸初始階段,由於極端高溫高壓,宇宙處於不透明狀態,電磁波也無法脫耦。啥叫脫耦?縐的說就是「將抽象同現實之間的強關聯關係變為弱關聯關係」,通俗點說就是電磁波還無法從宇宙的高溫高壓中形成並溢出來,而人類是依靠電磁波觀測世界的,既然那個時候宇宙還沒有電磁波,對於人類來說就是黑暗的,看不到的。

這個過去視界的宇宙有多大呢?誰也不知道,不過科學界有一個估計,就是在大爆炸發生後的10^-35s時,發生過一次暴漲期,雖然時間只經歷了10^-33s,但加速卻達到100次加倍,2^100次加倍。這個膨脹的結果是怎樣的呢?我們簡單算一下,如果宇宙在暴漲前已經達到了1mm直徑,經歷10億億億億分之一秒第一次暴漲後,宇宙就膨脹到了直徑為1340億光年,比現在的可觀測宇宙大多了。

或許暴漲前宇宙還沒有1mm,或許不止1mm,都是未知數。但至少可以說,過去視界的宇宙不會是一個很小的範圍,或許是一個比可觀測宇宙還要大的空間也未可知。

而人類現在觀測到的宇宙樣子,是宇宙大爆炸38萬年後的樣子,這就是上世紀最偉大的科學發現之一~宇宙微波背景輻射。38萬年後,可見光依然沒有脫耦,人類還不能直接看到宇宙的樣子,但通過電磁波可以探測到微波背景輻射,就是宇宙大爆炸冷卻下來後的餘燼。

那麼,未來視界又是一個什麼東西呢?這是基於科學家們發現,宇宙膨脹依然在加速。埃德溫·哈勃根據星系光譜紅移,發現了宇宙膨脹規律,膨脹速度是與距離呈線性提升,而且各向同性,由此得出了哈勃定律,表達式為:Vf = Hc x D,其中,Vf表示宇宙膨脹速率,Hc表示哈勃常數,D為星系距離。測得哈勃常數,根據這個公式,就可以計算出宇宙膨脹速度。

根據這些年測得的宇宙常數約為75km/s·Mpc計算,在可觀測宇宙半徑465光年的邊際,宇宙膨脹疊加速度超過光速3倍多,這樣在距離我們130多億光年,宇宙膨脹超過光速的地方,就會形成一個未來視界,人類的目光所及只能到達那裡為止,再遠一些的星光就永遠也到達不了我們的視網膜。

因此宇宙不但可觀測宇宙達到465億光年半徑,還有兩個無法看到的不可觀測宇宙,這兩個不可觀測宇宙很可能大於現在宇宙,這豈是一個原子能概括的?別說放大1億倍,再怎麼放大也不可能與宇宙相比。

我們再來說說宇宙複雜性。

上圖是哈勃空間望遠鏡曝光200萬秒,用2000張照片合成的宇宙極深場照,只佔天區的12700000分之一,裡面就藏著10000個星系,每一個最小的亮點都是一個星系。

宇宙的複雜性與原子完全不可同日而語。雖然原子和宇宙萬物運行所遵循的都是四種基本力,但原子與宇宙遵循的力側重是不一樣的,原子層面,更多的是遵循強力、弱力和電磁力;而宇宙萬物宏觀層面,遵循更多的是引力、電磁力,當然也包括強力、弱力。因為原子本身就是宇宙的組成部分。

宇宙天體多種多樣,如奇點、黑洞、中子星、白矮星、恆星、星雲、星團等等,天體結構有星系、本星系團(群)、超星系團、宇宙大結構等等,每一種天體類型裡面又包含了很多種類的分支結構,而這些所有看得見的天體結構,只佔宇宙質能總量的4.9%,95.1%的宇宙質能是看不見的暗物質暗能量,而且後者主導著整個宇宙的生與死,也就是膨脹和收縮的博弈。

即便一個小小天體,也由複雜的物質組成。比如地球上就有118元素,有億萬種生物,每種生物都有不同的結構,有著不同的生長死亡規律。

而原子是一個最簡單的基本單元,雖然對於深層次量子問題,還有許多奧秘沒有解開,但原子這麼簡單的事物,怎麼能夠與複雜的宇宙相比呢?難道解剖了一個原子,就可以了解宇宙,就不需要觀測和研究宇宙了?

實際上,這種類比猶如網絡上的心靈雞湯。

實質是把科學研究和發現簡單化、庸俗化、虛無化。這讓我想到網絡上一些人,常常打著什麼古代先賢知道了陰陽五行、無中生有等哲理,就宣揚先人早就洞悉了宇宙奧秘,說什麼如今的宇宙科學發現,不過是證明了他們的理論而已等等。

其實這些古人說法只不過是對世界的一些領悟和看法,是一些大道理,有一定的邏輯性而已。但這些大道理可以指導人樹立某種看待世界和做人做事的方法,決不能代替具體的科學研究。有人把這這些等同於科學研究,甚至認為只要學好這些就什麼就知道了,這實際上是背道而馳。

如果按照這種思維,現在所有的科學都無須研究了。

我們如今的幸福生活,我們乘坐的飛機高鐵,用的手機看的電視,都是依靠具體科學發現和研究得來的,絕不是知道了這些古人說法就自然而然得來的。

由此我們可以看看朋友圈發的許多心靈雞湯,說得多麼大義凜然和高尚,但不同場合相互充滿了矛盾,根本就是唱高調。對比一下所謂儒家千年追崇的一些語錄,以及一些大人物、國學大師的演講,與這些心靈雞湯何其相似和契合。

事實上我們今天享受的幸福生活,都是科學發現發明推動下賦予的,與這些心靈雞湯毫無瓜葛。希望有這種情結的朋友想一想,可能就會大夢初醒,知道要真正的去養雞才會有雞湯喝。

就是這樣,歡迎討論,感謝閱讀。

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