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超乎想象的宇宙趣闻

2021年07月24日200大千世界百度已收录

宇宙本身的神奇之处往往超越了人类最狂野的想象。现在,让我们看一看宇宙到底有多么让人难以置信吧!

超乎想象的宇宙趣闻

1、所有人类都可以装进一个糖块里。

没错,所有的、几十亿人都可以放入一个小小的糖块中。这不是开玩笑,因为物质内部有着不可思议的空间。

我们知道,物质的基本组成单位是原子,比如水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。原子又是由原子核和围绕原子核运动的电子构成的,比如一个氧原子由包含了8个质子、若干个中子的原子核和8个电子构成。在原子内部空间,质量的分布是极其不均衡的,包含了整个原子质量99.9%的原子核只占了整个原子体积的一万亿分之一,我们可以说,除了原子核和那个在外面高速运动的电子外,原子的绝大部分空间其实基本上是“空的”。

原子内部到底有多空旷?打个比方,如果原子有一个足球场那么大,那么原子核就是放在球场中央的一颗葡萄!这意味着,如果我们压缩掉自己身体中所有原子内部的多余空间,全人类的体积总和,将只有一个糖块那么小!

这听上去有点残忍,也令人匪夷所思,但其实宇宙中还真有这种“糖块”,那就是中子星。质量很大的恒星在死亡时爆炸,剩余物质被强烈地压缩,电子被挤压到原子核里,和质子合并形成中子,于是这个剩余的天体就浑身上下全都是中子,几乎没有了一丝空隙,这就是中子星。中子星密度极高,1立方厘米的中子质量就有1亿吨重!

好重的“糖块”!

2、太阳就算是香蕉堆出来的, 也一样会热力四射。

太阳质量很大,要保持自己不被巨大的引力压垮,它的中心温度要非常高(足有1500万摄氏度),才能产生足够强大的膨胀力与自身的引力对抗。

太阳刚形成时,在自身物质压缩的同时,释放出了巨大的能量,于是可以让太阳中心达到了如此的高温,不过要在此后几十亿年里始终保持这样的温度,则需要太阳内部发生核反应,氢原子不断聚变成氦原子,释放出大量的热量,以维持太阳中心的温度。所以从原理上看,太阳由什么物质组成,其实并不很重要。任何物质聚集在一起,只要总质量达到太阳的水平,物质的压缩都会产生很高的温度。太阳的质量大约是2×1030千克,如果我们把2×1030千克的香蕉集中到一个地方,它们的重力压缩的结果,也会让中心出现与太阳中心相近的温度!

当然了,香蕉太阳和我们天空中的那个太阳还不一样。香蕉主要成分不是氢,而是碳和氧,这两种元素发生聚变反应要比氢快得多,所以就算我们找到了那么多香蕉,制造出了香蕉太阳,它维持内部高温的时间也会比我们现在的太阳短得多,只要几千年的时间,香蕉太阳就熄火了。

3、98%的宇宙是看不见的。

组成人类、行星和恒星的普通物质只占宇宙质量的4%,其中的2%是我们现在观测到的恒星、星系等发光天体,另外2%是不发光的行星、黑洞等天体。

占宇宙质量23%的物质则是由未知粒子组成的,它们是根本不可能发光的暗物质。暗物质虽然不发光,但却会通过引力发挥作用,这恰恰泄露了这些隐身者的位置。就好比我们看不到风,但空气流动让我们感受到风的存在。由于大量暗物质的存在,围绕在它周围的星系转速很快,如果没有暗物质的拉扯,星系早已经飞散开了。

另外还有73%的宇宙则是由暗能量组成的。1998年,科学家通过研究一种超新星发现,宇宙正在加速膨胀。这种超新星在爆发的时候,光度的极大值基本上都是相同的,于是科学家可以通过观察超新星的明暗情况,来间接地推断它们远离地球的速度,进而推导出宇宙在不同时期的膨胀速度快慢。结果令人震惊,宇宙早期膨胀速度慢,而如今膨胀速度快。

这说明,宇宙中一定有某种东西与相互吸引的物质对抗着,它起着排斥力的作用,加速了宇宙的膨胀。这就是暗能量,它是除了暗物质之外,我们另一个无法直接观察到的东西。

暗物质和暗能量到底是什么?这还是个未解之谜,如果你能搞清楚它们的本质,那么诺贝尔奖将在那里等着你。

4、我们现在看到的太阳光有3万年历史。

太阳光从太阳发出,到达地球需要多长时间?

这是我们在中学时碰到的一道物理题,根据光速和日地距离,计算的结果是8分钟。不过,如果你真的仰望一下太阳,以为射入你眼睛的光是8分钟之前才产生的,那就错了。因为光子从太阳中心诞生,到达太阳表面,要经历很长的时间。

前面我们已经知道,太阳内部温度很高,所以电子都脱离了自己的原子核,自由运动。在这种密布着自由电子的环境下,太阳中心核聚变产生的光子不会沿着直线跑出来,而是会不断地和周围的电子发生碰撞,不停地改变前进的方向。平均来说,一个光子运动几毫米的距离,就会和周围的电子碰撞一次,这让它们几乎寸步难行。

超乎想象的宇宙趣闻

太阳的直径约140万千米,本来如果光子能够畅行无阻,它们可以在不到5秒内就抵达太阳表面,但经历了非常曲折艰辛的路程后,一个光子需要3万年才能从太阳内部发射出来!

换句话说,我们现在眼睛接收到的光,是在最近的一次冰川时期的太阳生成的。

5、生活在一楼的人变老速度 比五楼更慢。

根据爱因斯坦的广义相对论,引力更强的地方时间更慢。在同一栋楼里,一楼距离地心比五楼近,引力更强,因此处于一楼的人变老的速度也就更慢!

当然,这个效应是非常小的。具体的公式是T=gh/c3,g为重力加速度,h是高度差,c是光速,T就是寿命延长的时间。简单估算,这个寿命的增加也就是1022分之1,考虑到1年才3000多万秒,因此一楼和五楼的时间差别比1秒钟还要微小很多。

我们没必要为了微不足道的长寿时间特意住地下室吧?

6、你的电视机接收到的噪声信号中, 有1%直接来自宇宙大爆炸。

宇宙起源于一次大爆炸,从一个非常非常小的“奇点”开始,迅速地膨胀。时至今日,大爆炸的时候产生的光仍然在整个宇宙中游荡着,自然在我们身边也有当时产生的光在游荡。

不过,今天的光已经和刚产生时有所不同了。由于宇宙经过了137亿年的膨胀,时间和空间膨胀的同时,其中的光子也在“膨胀”,具体表现是,它们的波长随着时空拉长了,而光子能量与波长成反比,所以这些光子的能量已经大大降低了。如今最早的那批光子的波长早已不在可见光的范围,而是变成了微波。

有趣的是,我们的电视机接收到电磁波信号也是微波,所以那些大爆炸中产生的光子如今也可以被我们的电视机接收到,只不过它们不会给我们带来漂亮的画面,它们只是变成了电视机接收到的噪声信号而已。

7、一个原子可以同时位于两个不同的地方,相当于你可以同时出现在北京和上海。

根据量子力学,一个粒子根本不存在什么确切的位置,它可以在同一时间身处一个区域内的某个任意位置,只是不同位置出现概率有所不同。

这不是假说,而是得到了实验证明的事实。例如,当我们把原子一个接一个打向纸板上的两条很窄的缝隙,可以在后面胶片上形成明暗相间的条纹,和被狭缝分成两束的光互相叠加形成的条纹类似。这说明每个原子都同时穿越了两个缝隙,自己影响了自己在空间分布的概率。

既然粒子可以同时处于多种状态,利用这种特性,就可以利用一个粒子同时进行多个计算。现在世界上有许多研究者正在尝试制造运算能力超强的量子计算机,这又是一个能获得诺贝尔奖的研究方向。

8、100万个宇宙的全部信息可以

装进一个128兆的闪存中。

量子力学告诉我们,物质和能量都不是连续的,而更新的一种理论认为,就连空间本身也并非是连续的,而是由无法再分割的微小网格组成的。宇宙在大爆炸后经历了一段膨胀非常迅速的时期,科学家称之为暴涨,在暴涨之前,宇宙其实是非常小的,其中包含的格子当然也就很少。

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根据科学家的计算,暴涨前整个宇宙只有1000个基本网格。如果把每个空间格子中有物质用1表示,没有物质用0表示,此时的宇宙中物质的分布情况就被转化成了1000个比特的信息。而我们的128兆的闪存就可以存储10亿比特,从容量上看,这就相当于100万个早期宇宙所含的信息!

当然了,经过137亿年的膨胀,现在宇宙中的信息已经远多于过去,要存储现在的宇宙,不要说128兆,几千万亿兆的存储器也远远不够。

9、我们每呼吸一次,就能吸入一个曾被霸王龙呼吸过的原子。

霸王龙早就灭亡了,但它们活着的时候呼吸的空气分子却还在地球上存在着。

分子和原子非常小,要垒起一页纸的厚度,至少需要1000万个原子。一只霸王龙每次呼出的原子数量是非常惊人的,它一生呼出的原子足以散布到整个大气层。从概率上看,我们每呼吸一次,都会吸入一个由一只霸王龙曾经呼出的原子。

10、宇宙之外存在无限数量的你正在阅读同一篇文章。

这是科学家不想让你知道的小秘密,因为这让他们自己也非常茫然。

根据量子力学的某种解释,世界上可能存在着与我们的宇宙平行的无限数量的其他宇宙。在量子物理中每进行一次观测,就会产生出新的平行宇宙,在每个宇宙中,那次观测的结果都是不一样的。

这就好比你掷骰子,每掷一次,宇宙都会分裂成6个,在有的宇宙中骰子是1点,有的则是2点、3点、4点、5点或6点。这些平行宇宙虽然有着各种细微的不同,但是每个宇宙里都有一个你,做着同样的事。不过结果略有不同,在有的宇宙中,骰子的点数让你赢了,而在另外的宇宙中,骰子的点数让你输了。

超乎想象的宇宙趣闻

以上趣闻只是宇宙趣闻中的沧海一粟。科学界有一个说法,叫做“多导致不同”,大意是说在一个系统中,当物质的量增加后,整个系统就“由量变到质变”,呈现出不同的面貌,或者有更多的、不同于过去的新现象涌现出来。就比如几个原子可能只是零散地分布在空间中,但当原子数量很多时,它们就会组成各种各样的分子,分子之间甚至还发生反应,形成更复杂的分子。

宇宙恰恰具有非常广阔的空间,以及非常漫长的时间,宇宙这个系统也是从极小的奇点开始,膨胀到如此广大的规模;而且宇宙之外甚至还有另外的宇宙。宇宙的“多”的确给我们带来了“不同”,也带来了不少令人惊讶的趣闻。

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