《宇宙的尺度》

《宇宙的尺度》

關(guān)于作者

大衛(wèi)·布拉特納毛肋,曾經(jīng)寫過10多本各種各樣主題的書怨咪,涉及的領(lǐng)域包括數(shù)字成像屋剑、航空润匙、科學(xué)等等。他特別擅長把一個(gè)技術(shù)層面唉匾、或者一個(gè)科學(xué)方面的問題用通俗易懂的方式寫出來孕讳。他的科普書籍在全球已經(jīng)被翻譯成10多種語言,銷量超過百萬冊巍膘。

關(guān)于本書

在這本書里厂财,大衛(wèi)·布拉特納從數(shù)字、尺寸峡懈、溫度璃饱、時(shí)間和聲音等多個(gè)維度,為我們展示了宇宙不為人知的真正尺度肪康。人類由于長久的進(jìn)化荚恶,很難理解超出自己生活環(huán)境的尺度,所以在認(rèn)識(shí)宇宙的時(shí)候磷支,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)理解上的障礙谒撼。布拉特納在這本書里,用了大量精確的數(shù)據(jù)和形象的例子雾狈,去幫助人們認(rèn)識(shí)宇宙的尺度到底是什么樣的廓潜。

核心內(nèi)容

本書的思想核心是:宇宙的真正尺度極為浩瀚,超過絕大多數(shù)人的想象范圍,這就導(dǎo)致人們往往對宇宙不夠了解辩蛋。布拉特納認(rèn)為呻畸,通過介紹數(shù)字、尺寸悼院、溫度擂错、時(shí)間和聲音這幾個(gè)維度的宇宙尺度,能夠幫助人們認(rèn)識(shí)自己生活的宇宙樱蛤。

一钮呀、尺寸維度的宇宙尺度

說到什么東西有多大尺寸,我們就不能不提到數(shù)字昨凡。人類其實(shí)有一種本能爽醋,那就是比較擅長處理小數(shù)字。比如你看到五個(gè)蘋果便脊,不用一個(gè)一個(gè)去數(shù)蚂四,就能輕松知道蘋果的數(shù)量是五。無論你覺得自己對數(shù)字敏不敏感哪痰,這個(gè)本能都在你的身體里遂赠。但是一旦數(shù)字變大,事情就變得完全不一樣了晌杰。比如當(dāng)物體的數(shù)量超過六或者七時(shí)跷睦,你就不能再只靠感覺,必須數(shù)一數(shù)才行肋演。

而當(dāng)數(shù)字更大一些抑诸,你對數(shù)字的感知和理解能力就越弱一些。而描述宇宙尺寸常常用到的“千萬”爹殊,“十億蜕乡,“萬億”這些詞,由于遠(yuǎn)離我們的日常生活梗夸,就導(dǎo)致宇宙的存在超過人們的一般理解层玲。

宇宙到底有多大呢?如果你在紙上畫上一個(gè)句號反症,把這個(gè)句號當(dāng)成地球辛块,那么太陽的尺寸就相當(dāng)于小孩子的拳頭。人類已知的惰帽、宇宙中最大的恒星是大犬座 VY 星憨降,如果把太陽想象成一個(gè)直徑4.5米的圓球,那么大犬座 VY 就是珠穆朗瑪峰该酗。宇宙的最快速度是光速授药,光每秒行進(jìn)的距離可以繞地球七圈半士嚎,即使是這么快的速度,一束光要想橫穿銀河系悔叽,也需要十萬年的時(shí)間莱衩。而宇宙里,像銀河系這樣的星系娇澎,可能最多有一萬億個(gè)笨蚁。

二、溫度維度的宇宙尺度

人類對溫度的認(rèn)知范圍趟庄,大多只局限于我們生活環(huán)境里的常見溫度括细,而宇宙里的溫度跨度,遠(yuǎn)比我們熟悉的溫度跨度大得多戚啥。

先來看低溫奋单,零度對于人來說就已經(jīng)很冷了,而地球上自然環(huán)境中已知的最低溫猫十,達(dá)到了零下89攝氏度览濒。在零下180攝氏度左右的時(shí)候,空氣中的氮和氧就會(huì)變成液體拖云。宇宙里已經(jīng)測得的最低溫度達(dá)到了零下270攝氏度贷笛,而零下273攝氏度就是絕對零度,這個(gè)溫度是物理學(xué)中的最低溫度宙项,只能無限接近卻不能真正達(dá)到乏苦。

低溫的另一端是高溫。任何物體在溫度達(dá)到500多攝氏度的時(shí)候杉允,都會(huì)開始發(fā)出微弱的紅光邑贴。太陽的顏色是明亮的橙色,是因?yàn)樗砻娴臏囟葹?500攝氏度叔磷,在這個(gè)溫度下,所有物體都會(huì)呈現(xiàn)出橙色奖磁。核裂變的溫度可以達(dá)到幾百萬攝氏度改基,而太空中有些恒星的表面溫度,可以達(dá)到20億攝氏度咖为。人類目前在實(shí)驗(yàn)室里制造出的最高溫是4萬億攝氏度秕狰,但這離科學(xué)家計(jì)算出來的物理學(xué)高溫的極限還差得很多,這個(gè)極限是1.4×10^(32)攝氏度躁染,被稱作普朗克溫度鸣哀。

三、時(shí)間維度的宇宙尺度

要想理解時(shí)間吞彤,你必須拋棄頭腦里長和短的概念我衬,因?yàn)闀r(shí)間的長短都是相對的叹放。對于有些微小的物理學(xué)粒子來說,百萬分之一秒就已經(jīng)很長了挠羔,而對于宇宙來說井仰,一百萬年也只不過是一瞬而已。

人的一生最多也不過一百多年破加,而地球的年齡到現(xiàn)在已經(jīng)有45億年俱恶,如果你把一根繩子上的一毫米看成一年,那么為了展示地球的年齡范舀,你需要的繩子可以從舊金山延伸到紐約合是。

宇宙至今已經(jīng)有大約137億歲了,如果把宇宙的整個(gè)歷史壓縮到人類的一年里锭环,宇宙在1月1日誕生端仰,那么銀河系在3月才開始成形,太陽和地球直到9月1日才誕生田藐。同樣在9月荔烧,地球上出現(xiàn)了單細(xì)胞生物,11月出現(xiàn)了多細(xì)胞生物汽久『捉撸恐龍?jiān)?2月29日滅亡,人類的史前生活景醇,發(fā)生在除夕夜的最后一個(gè)小時(shí)臀稚,而我們所有有記載的文明史,都發(fā)生在12月31日最后1分鐘的最后22秒里三痰。

時(shí)間沒有最長吧寺,但是卻有最短。根據(jù)科學(xué)家推測散劫,宇宙中最小的長度大約是1.6×10^(-35)米稚机,我們把這個(gè)長度叫做普朗克長度。由于微觀世界的物理規(guī)律获搏,任何比普朗克長度還短的東西赖条,都不可能存在。而光走過一個(gè)普朗克長度的時(shí)間常熙,就是宇宙里的最短時(shí)間纬乍,我們把它叫做普朗克時(shí)間,大約是5×10^(-44)秒裸卫,沒有比這個(gè)更短的時(shí)間了仿贬。

四、聲音維度的宇宙尺度

聲音的速度要比光速慢得多墓贿,聲音在空氣里的傳播速度大約是340米每秒茧泪,在淡水里的傳播速度是大概1500米每秒蜓氨,在鋼鐵里的傳播速度可以達(dá)到大概6000米每秒。不過调炬,聲音并不擅長在兩種不同的物質(zhì)里傳播语盈,比如在釣魚的時(shí)候,你大聲說話也不會(huì)把水里的魚嚇跑缰泡,因?yàn)轸~很難聽到你的聲音刀荒。

我們一般用分貝來衡量聲音的大小,聲音每增大10分貝棘钞,響度就增大一倍缠借。也就是說,40分貝的聲音宜猜,響度是30分貝聲音大小的兩倍泼返。這樣一來,其實(shí)聲音大小的增長速度是很快的姨拥。電吹風(fēng)的聲音只有80分貝绅喉,而120分貝以上的聲音,就足以讓你的耳朵產(chǎn)生永久性的聽力損傷叫乌。

目前人類已知的自然界最響的聲音來自喀拉喀托火山的噴發(fā)柴罐,超過了180分貝。而由于空氣的氣壓原因憨奸,在空氣里傳播還能不失真的聲音上限革屠,只有194分貝,超過這個(gè)響度排宰,聲音就會(huì)走音似芝。

金句

1. 哲學(xué)家康德曾經(jīng)說過:“世界上只有兩種事物能讓他內(nèi)心常感到震撼,一個(gè)是人們頭頂?shù)臓N爛星空板甘,另一個(gè)是人們心中崇高的道德法則党瓮。”從這個(gè)角度來說虾啦,了解宇宙和了解我們?nèi)祟惿鐣?huì)一樣麻诀,都非常重要。

2. 目前人類已知的最大恒星是大犬座 VY傲醉,這顆恒星的直徑是太陽直徑的2000倍,如果把它看成是珠穆朗瑪峰呻率,那么太陽就只是一個(gè)直徑4.5米的圓球硬毕。

3. 實(shí)際上,宇宙里包含的星系數(shù)量最多可能達(dá)到一萬億個(gè)礼仗,所以很多天文學(xué)家相信吐咳,就算這些行星里逻悠,只有很小的一部分適合生命的誕生,那按概率來說韭脊,我們幾乎肯定童谒,宇宙里還存在著其他生命。

4. 45億年前地球誕生沪羔,如果你把一根繩子上的一毫米看成一年饥伊,那要展示地球的年齡,你需要的繩子蔫饰,可以從舊金山一直拉到紐約琅豆。

5. 美國天文學(xué)家卡爾·薩根,曾經(jīng)提出過非常著名的“宇宙日歷”篓吁,他把宇宙的整個(gè)歷史壓縮到一年茫因。我們所有有記載的文明史,都發(fā)生在12月31日最后1分鐘的最后22秒里杖剪。

6. 告訴大家一個(gè)判斷閃電距離的小竅門:雷聲和閃電其實(shí)是同時(shí)出發(fā)的冻押,你看到遠(yuǎn)處的閃電就開始讀秒,直到聽見雷聲再停下來盛嘿,你數(shù)出來的秒數(shù)除以3洛巢,就是閃電離你的距離,單位是公里孩擂。

撰稿:田正賡

腦圖:摩西

講述:孫瀟

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