如果把银河系缩小到一个电子的大小,那宇宙会有多大?这是一道简单的数学题,我们只需要知道银河系、电子以及宇宙的具体大小,就可以根据它们之间的比例来计算出这个问题的答案,下面我们就来讨论一下,我来为大家讲解一下关于无数个银河系占总宇宙的多大比例?跟着小编一起来看一看吧!

无数个银河系占总宇宙的多大比例(如果把银河系缩小到一个电子的大小)

无数个银河系占总宇宙的多大比例

如果把银河系缩小到一个电子的大小,那宇宙会有多大?这是一道简单的数学题,我们只需要知道银河系、电子以及宇宙的具体大小,就可以根据它们之间的比例来计算出这个问题的答案,下面我们就来讨论一下。

我们人类身处银河系之中,根本无法直接看到银河系的全貌,不过这难不倒人类,在过去的日子里,科学家利用现代观测设备已经确定了银河系中大部分天体的大小、位置、距离等数据,并据此推测出了银河系结构、形状以及大小。

如上图所示,银河系的主体是一个“恒星盘”、其外围还有一个巨大的“星系晕”,由于“星系晕”的结构非常稀疏(其中的主要物质是离子化的气体,也存在着少量的恒星、星际尘埃等物质),因此我们通常所说的银河系的大小,其实指的是“恒星盘”的大小,观测数据表明,其直径约为10万光年。

再来看电子,电子在一般情况下都是被当作一个“点”来处理的,原因就是它们的体积实在是太小了。当然了,电子肯定是有体积的,为了测出电子的大小,科学家通常采用的方法就是,先向目标电子发射多个电子,然后再利用精密仪器观察这些电子的散射情况,进而确定目标电子的体积。

通过上述方法,科学家得出的结果为:电子的直径不大于10^(-18)米。需要注意的是,这里是“不大于”而不是“等于”,也就是说,电子的直径可能比这个值更小,这里我们不妨就取电子直径的最大值,也就是10^(-18)米。

根据以上数据,我们可以计算出,假如把银河系缩小到一个电子那么小,就相当于把银河系缩小了大约9.46 x 10^39倍。

那么宇宙有多大呢?实际上,这是一个没有确定答案的问题。

由于种种因素的限制(如宇宙的年龄、光速、宇宙膨胀等),我们只能够看到宇宙中的一部分,这也被称为“可观测宇宙”,而对于整个宇宙的大小,科学家们根本就无法通过实际测量来获取,只能通过理论来进行推测。

在2006年的时候,弦理论的创始人之一、理论物理学家莱昂纳德·萨斯坎德(Leonard Susskind)在一篇论文中指出,根据著名物理学家霍金提出的“有界无边宇亩模型”以及相关的理论可以计算出,整个宇宙的直径约为10的10的10的122次方秒差距(注:1秒差距大约为3.26光年)。

这是什么概念呢?这样说吧,设整个宇宙的直径为x秒差距,那么x这个数就是1后面跟上y个零,而y这个数则是1后面跟上z个零,至于z这个数,则是1后面跟上122个零,可以看到,这是一个极为庞大的数字,如果我们去一个一个地去数1后面的这些零,估计数到天荒地老都数不完。

假设整个宇宙真的有这么大,那么对于“10的10的10的122次方”这个数而言,缩小了9.46 x 10^39倍,只不过是1后面的零减少了几十个而已,在这种情况下,宇宙仍然庞大得令人难以想象。

当然了,这只是根据理论推测出来的一个数据,实际情况是否真是这样,我们根本无法对其进行验证,所以我们不妨来计算一个实际一点的,看看假如把银河系缩小到一个电子的大小,那“可观测宇宙”会有多大。

这其实就很简单了,已知“可观测宇宙”的直径约为930亿光年,将其缩小9.46 x 10^39倍之后,它的直径就大约为9.3 x 10^(-13)米。

作为对比,氢原子是宇宙中最简单的原子,测量数据显示,一个处于基态(最低能级)的氢原子直径约为1.056 x 10^(-10)米,也就是说,缩小后的“可观测宇宙”,其直径连氢原子的百分之一都没有,如此小的物体,别说是肉眼了,就算是光学显微镜也无法对其进行观测。

参考资料:

arxiv.org/abs/hep-th/0610199:Susskind's Challenge to the Hartle-Hawking No-Boundary Proposal and Possible Resolutions.


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