如果你來到一個沒有光汙染的荒郊野外,仰望星空,也許會覺得,這是一個多麼擁擠的宇宙啊!
然而,宇宙實際上十分空曠。我們甚至可以認為,宇宙幾乎空無一物。
我們先從微觀世界開始。組成我們周圍世界和我們自己的是原子。我們知道,原子很小。
如果把一個原子放大到一顆玻璃球那麼大。
你的拳頭會有多大呢?
答案是:和地球一樣大。
然而,原子內部基本上是空的。原子包含原子核和電子,剩下的是大量一無所有的空間,大概有這麼多:
如果把這些空間都壓縮掉,全世界人口只有這麼一勺:
再來看看空曠的太空。
關於地球和月球,我們常常看到這樣的圖片。
但是,它並沒有體現出真實的比例。真實的比例是這樣的:
我們熟悉的太陽系主要包括太陽和八大行星,其中最遠的海王星距離太陽30個天文單位,即地球-太陽距離的30倍。其實,所有這些大行星都可以排列到地球和月球之間這0.0026天文單位的距離內:
這個範圍內包含了太陽系的絕大部分物質,但是卻遠遠不是太陽系的邊界。來看看現在認識到的太陽系有多大吧。
1. 內太陽系。最外層的行星是木星
2. 外太陽系。最外層是柯依伯帶和冥王星。
3. 小行星Sedna的軌道。
4. 奧爾特雲的內層。
下面來看看銀河系。
恆星密度指單位空間中恆星的數量,這個概念可以告訴我們銀河系有多空曠。
太陽附近的恆星密度是每立方光年有0.004顆恆星,也就是說250立方光年才會有一顆恆星。太陽的體積是1.41 x 10^18立方公里。就是說,這個空間的大小是太陽的1.5 x 10^23倍。
這相當於在地球這麼大的空間裡,只有一個足球。
銀河系中有超過70%的是比太陽更小的紅矮星,放在這樣的空間中,它們相當於乒乓球的大小。
銀河系中心和球狀星團都是恆星最密集的地區,可以達到太陽附近物質密度的500倍。相當於在地球這麼大的空間中放500個球。
銀河系以外,是以十萬或百萬光年計算的虛無。下圖是我們知道的所有宇宙空間。
如果把所有的物質分攤到這個空間,它的密度是每立方米6個質子。地球這麼大的空間,它的質量只有1粒沙。
最後,我們眼中一無所有的真空,其實充滿了量子起伏,無數的粒子和反粒子在其中出現,消失。從某種角度來看,其實這是一個喧囂的宇宙。