人类生存的宇宙,从量子的普朗克尺度(有意义的最小可测长度,小于这个长度则处于不可观测范围。)到宇宙中最为庞大的结构武仙——北冕座长城(宽达100亿光年,银河系宽度的10万倍,太阳直径的7亿亿倍)。
全都处于一定的时空范围内,没有尺度无以认知世界。
要讨论宇宙尺度,我们首先要确定“人类尺度”的概念。
所谓“人类尺度”,就是指让人类感觉舒适的范围:包括能够轻松步行到达的距离,不超过人类寿命的时间,以及在地球上可以感受到的温度范围,大致是从冰的寒冷到火的灼热。
以人类尺度为基准,一起来讨论数字、尺寸、光、声、热和时间这六种谱系的不同尺度。
第一,数字尺度。
若不借助工具,人类不擅长处理大数字。
目前已知事物的极限,不超过一个“古戈尔”,宇宙中没有发现能达到11古戈尔量级的东西。
我们不太熟知的单位“亿”是1后面有8个零,而古戈尔是1后面有100个零。
10的100次方是万恒河沙,10的-100次方是万虚。
人类的大脑根本理解不了1古戈尔的数量级。
(恒河沙数)
第二,尺寸尺度。
易于感知的“人类尺度”大约是几毫米到几千米的范围。由于人类在日常生活中接触的长度范围远远大于高度,因此人类对长度的感知范围比高度大得多。
比如国际空间站到地球表面的高度大约是370米,感觉遥不可及,其实只比南京到上海的距离稍微远一点,换个角度一想,感觉近多了。
第三,光的尺度。
真空光速定义值:c0=299792458m/s,由于光速不可超越,再加以宇宙空间太过辽阔,在天文学上人类用光年来定义空间距离:一光年等于9460730472580800米。.
第四,声音的尺度。
光是一种电磁波,而声音是一种运动。声音的传播依赖于介质,没有介质就没有声音。
和光一样,人类的耳朵能听到的声音非常有限,频率大致介于15赫兹到20千赫之间。
不借助科学仪器,人类听不见太阳的歌唱。
(突破音障)
科学家利用仪器探测到了太阳发出的声音,经过压缩以后,你会听到某种缓缓敲击的钟声,那是太阳正向着宇宙深处长鸣。
第五,热量尺度。
热是这个宇宙中另一种重要的尺度。
从绝对零度(热力学的最低温度,约等于-273.15℃,无法达到的温度)到宇宙中的最高温度1.4×10的23次方开氏度。
世界呈现完全不一样的形态。
比如极低的温度会导致一些物质变成超导体。
超越极限高温,物质的每一个粒子都会变得过于致密,以至于坍塌成一个个黑洞。
热量是这个宇宙最大的魔术师之一。
第六是,时间尺度。
人生不满百,人类直接体验的最长时间跨度不过一生,而地球的历史有46亿年。
夏虫不可以语冰,井蛙不可以语海,凡夫不可以语道。
人类能感知的生活中最快的事件可以达到毫秒级(千分之一秒),毫秒级:一秒钟内发生一千件事情。
那微秒呢?点击一下鼠标大约花费50万微秒。这是人类思维的极限,那么纳秒、皮秒和飞秒呢?
另外更有趣的是,时间是物质的运动、变化的持续性、顺序性的表现 。
进入普朗克尺度的量子世界,时间并不存在,因为在量子尺度一切皆有可能。
古希腊哲学家说过:当我们知道的越多,我们就越无知。
在宇宙我们只是沧海一粟,而宇宙更是由5%的物质和不可直接观测的95%暗能量和暗物质组成,只能沿着科学道路前进,人类越发现自己的渺小和无知。
人类只有不断的拓宽尺度,才能解开更多的秘密。
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