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    把全宇宙所有的物質放到銀河系中,能塞得下嗎?

    在某問答平臺看到這樣一個問題:把宇宙所有的物質放到銀河系中,能放得下嗎?

    固然人類是小小銀河系中一個角落里的一枚細姨星所屬的巖石上一的物種,但這并不故障我們瞻仰星空、思慮宇宙。當良多令人震撼的資料標的目的我們展示星星到底能大到什么水平,星系能遠到什么水平時,我們不禁想要知道一個問題——宇宙中的物質總量到底是什么概念呢?

    若是用一個字來形容宇宙萬物,那必然是“空”,無論是星系云塵,仍是原子核內都是極空的,所以當我們用數字來計較宇宙物質時經常會感受驚奇。

    此刻天文學家與物理學家一致得出的宇宙總質量大約為10^53kg數目級,若是我們用常見的物質比一比,就能知道有何等夸張了,太陽的質量為1.992×10^30kg,那么大約10^23個太陽才可以包含全宇宙的物質。

    若是將太陽系塞進小米

    小米大師都見過,凡是是直徑為2毫米的近似圓形,一粒小米的體積為3.35×10^(-8)立方米。按面心立方晶格擺列的致密度0.74算,每粒小米占了4.5×10^(-8)立方米。一個尺度泳池的巨細為1890立方米,可以裝4.2×10^10個小米,此刻我們將一座生齒萬萬級的超大型城市全數挖當作泳池,就可以一次性容納6.636×10^17個小米。

    小米的每個細胞的體積大約是10^(-14)立方米,可得每粒小米中有約8,000,000個細胞。所以,將全中國全數16座萬萬以上生齒級城市全數挖當作泅水池,再填滿小米,最后標的目的每粒小米的每個細胞中塞一個太陽系,大要就和宇宙的總質量半斤八兩了。

    真的是十分驚人的數據呀,可是若是從另一個角度來看的話,就顯得十分眇乎小哉了。

    無需轟動銀河系城管

    起首我們對宇宙的巨細要有一個熟悉,離地球比來的恒星是比鄰星,4.42光年,而太陽系到銀河系中心黑洞的距離為26,000光年,銀河系又是深空中2,000,000,000,000(兩萬億)個星系中通俗的一員。每兩個星系間的平均距離約35萬光年。

    那么假設我們將這10^53kg的物質全數轉化為以地球為中間的水,并消弭它們的引力屬性(不然它們會坍縮當作一個黑洞),那么這枚水球有多大呢?

    它的半徑僅有3~4光年,連比鄰星都無法籠蓋……

    看來要想將宇宙所有的物質塞進來,底子不需要標的目的銀河系城管局提交申請,只要把太陽系大門打開,堆到鄰人家墻邊上就搞定了。

    而宇宙的已知半徑在465億光年以上,與所有物質組成的水球直徑比達到了100億,這是什么概念?半斤八兩于一根極細中性筆的筆尖滾珠與整個地球的體積之比!

    所以宇宙是極空的,想象一下,將中性筆的滾珠破壞當作極小的細沫,然后漫衍到整個地球那么大的空心球中,是什么樣的概念?關頭是這小小的滾珠其96%的組成比例仍是幾乎無法不雅測的暗物質……

    與之相映當作趣的是,微不雅的宿世界同樣十分空曠,您覺得原子是下圖這個樣子的?真實比例中,若是將原子放大到鳥巢體育場的體積,那么原子核只有一粒砂那么大,而電子更是小到底子看不見。原子核占了整個原子99.5%的質量,就像宇宙一樣,極小體積的物質占有了極大比例的質量。所以我們可以知道,全宇宙等質量的水球依然十分空曠,水分子的體積是其原子核的幾千億分倍。

    若是我們再狠一點,將水分子的原子核壓在一路,能給太陽系大院節流幾多空間?

    成果喜人,此球體的半徑直接被壓縮到了2~3億公里,這大約是太陽到火星軌道的距離,看來這樣連房門都不消開就能塞入全宇宙了。

    那么若是我們直逼理論極限,將宇宙中的所有物質都積壓到最小臨界質量的小球(且假設每兩個小球不會彼此影響的環境下),大要需要占用幾多體積呢?

    這樣一個在理論上存在的小球是擁有普朗克質量、以普朗克長度為直徑的球體。比普朗克長度更小的長度掉去了物理上的意義,而在此直徑下比普朗克質量更大的物質就會坍縮當作黑洞。

    普朗克長度為10^-34米,普朗克質量為2.18*10^-8kg,這樣您會獲得一下很是美好的數據:這些普朗克小球架空在一路,只能布滿一個半徑10^-14米的球體,全宇宙的體積與一枚重元素的原子核半斤八兩。

    相信您看到這里會感覺……似乎從一個點炸出整個宇宙的大爆炸似乎也沒那么怪誕了,宇宙竟是如斯的龐大,又是如斯的空曠,超出了常人的想象力極限。


    • 發表于 2020-03-05 23:05
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