用一根頭發來衡量宇宙

趙君鵬

“天地玄黃，宇宙洪荒”是中國傳統啟蒙讀物《千字文》的第一句，“洪荒”這個說法挺模糊的，那么宇宙究竟有多大呢？目前，科學家研究的結論是，可觀測宇宙的直徑約為930億光年。這有多少米呢？1后面加上27個零。這個概念雖然遠遠超乎我們的想象，不過不要緊，就像定海神針經過多次縮小后可以變成孫悟空手中的兵器一樣，設想我們身高不變，然后將宇宙一步一步地按比例縮小，930億光年也能成為我們可以感知的距離。

比如，頭發的直徑是0.1毫米。讓我們設想一下，把一個身高1.8米的男子縮小到一根頭發的直徑，那么世界將縮小18000倍。這樣一計算，陸地上最高的動物長頸鹿只有0.3毫米，馬拉松相當于2.3米，地球直徑約700米。這是第一次縮小。

接下來，我們在這個基礎上再縮小18000倍。這時，馬拉松的長度相當于現實世界中一根頭發的直徑，地球和太陽的直徑分別相當于0.04米和4.3米，直徑分別為9700萬千米、15.5億千米的參宿七和參宿四各自相當于300米和4000米，而整個宇宙則相當于290光年。

290光年？對于我們來說這個距離還是過于遙遠，讓我們再進行第三次壓縮，將世界再縮小18000倍。這時，太陽的直徑相當于兩根頭發摞在一起的直徑，地球距太陽2.6厘米。在這個階段，1光年相當于1600米。

繼續設想在第三次縮小的基礎上把宇宙再壓縮18000倍，于是乎整個太陽系相當于現實世界中一根頭發的直徑，馬頭星云相當于0.2米，獵戶座星云相當于2米，直徑為20萬光年、地球每200萬年繞其運行一圈的銀河系則相當于10千米。

這時候宇宙還是挺大，讓我們再把宇宙“瘦身”18000倍。這時，直徑16光年的獵戶座相當于現實世界的一根頭發的直徑。銀河系的直徑為0.64米，仙女座星系直徑為0.8米，兩者相距11米遠，40億年后它倆會撞在一起，逐漸合并成一個更大的星系。以銀河系為圓心的25米范圍內，屬于本星系群，含有大約50個星系。再向外300米范圍內，屬于本超星系團，它的核心部分至少有2500個星系團和星系群。整個宇宙相當于500千米。

500千米？廬山還沒有露出它的真面目。不要緊，我們把宇宙再壓縮18000倍，這時宇宙約27.7米，和標準長度為28米的籃球場長度相當，這就是我們可以感知的范圍了。我們賴以生存的地球在這個空間里只相當于現實世界中質子的萬分之一，渺小得不值一提。銀河系此時相當于35微米，比我們熟知的現實世界中的PM2.5的懸浮顆粒大14倍，還不如一根頭發的直徑。這個籃球場的每一粒塵埃就相當于一個星系，總數達2萬億個。這些塵埃并非均勻分布，而是呈腦電圖狀，有的地方多，有的地方幾乎沒有。那些看似空空如也的地方其實并非真空，那里充滿了暗物質。雖然我們看不見暗物質，也無法探測它們，但是因為星系之間存在著明顯的引力，所以科學家推測暗物質大量存在，并且它們是宇宙物質的主要組成部分，占宇宙總質量的85%。

現在終于能夠一窺宇宙的全貌了，這讓我們非常激動，禁不住深吸一口氣。就在這一呼一吸之間，無數的星系在我們的肺里進進出出。來到這個籃球場中，怎能不打一場籃球賽？那么，我們手中的籃球直徑會是多少呢？答案是大約8億光年。

這就是我們神奇的宇宙，形象的解釋能讓我們更好地感受它的魅力。