人類對于整個世界的認知是循序漸進的。我們的祖先從非洲開始逐漸分散到世界各地,但是那時候的人類卻對于世界的整體大小并沒有一個确切的概念。
在文明出現之後的數千年裡,人類開始對自己知道的世界建立一個模型,但這種模型往往并不是基于現實構成,而是夾雜了許多的想象,比如那些基于神話世界觀創作的與世界模型,其實就和真實存在的世界大相徑庭。但是,這也不失為人類認識世界的重要一步,我們正是這樣一步步從探索中獲得智慧的。
随着“黑暗時代”的結束和大航海時代的到來,人們開始逐漸了解到這個世界的構造,明白了我們其實生活在一顆球形的天體上,隻要不停地往前走就可以到達起點。既然了解了世界的形狀,那麼自然也就可以計算出世界整體的大小。
對于人類來說,地球是一個美麗而廣闊的星球,在這裡居住着數十億的人類和不計其數的其他生物。但是正所謂“天外有天”,和宇宙中許許多多的龐大天體比起來,地球簡直可以算是“微不足道”,更不要說人類本身了。
地球、太陽和銀河系
我們首先來看看地球有多大吧。地球是一顆岩石行星,在太陽系誕生之初就已經形成,距今已經有46億年的曆史。地球之所以能夠孕育生命,主要是因為有着水、大氣和光照,其中海洋占據了地球表面的百分之七十,可想而知作為普通人的我們的存在是多麼渺小了。
而地球時時刻刻都圍繞着太陽旋轉,太陽的質量和體積足以吸引着整個太陽系的星體,其體積是在地球的130萬倍。由于太陽主要由氫元素和氦元素組成,因此質量相對來說更小,大約是地球的33萬倍。
太陽對于我們來說已經是一顆龐大到難以想象的星球,但其實從太陽系所在的銀河系的整體來觀測的話,太陽并不算是一顆龐大的恒星,甚至都“排不上号”。根據研究者們的推算,銀河系中大約有1000億-4000億顆恒星,其中比太陽更大、更重的可謂比比皆是。
那麼銀河系的的大小和質量是不是極限呢?其實也不是的,在我們的可知宇宙中,像銀河系這樣的星系可以說是不計其數,宇宙的物質豐富程度已經超出了我們的想象。
巨大的盾牌座UY
在天文學上,我們一般用光年,也就是光行走一年的距離來衡量天體之間的遠近。其中距離太陽最近的恒星是比鄰星,它位于半人馬座中,大約離太陽有4.2光年的距離。
比鄰星是一顆質量和體積都相對來說比較小的恒星,研究者在它周圍的行星軌道上甚至發現了一顆結構類似于地球的伴星比鄰星B,說不定會有生命存在。
由于比鄰星本身的質量不大,因此對于太陽系來說沒有什麼影響,如果換成是盾牌座UY,那情況可能就大不相同了。
為什麼是盾牌座UY?因為這是我們已知的體積最大的恒星,可以說是宇宙中的“巨無霸”。那麼盾牌座UY究竟有多大呢?單單從體積上來說的話,盾牌座UY是太陽的18億倍,能裝18億個太陽,在盾牌座UY的面前太陽就像是一粒塵埃,更不要說是地球了。
不過盾牌座UY的密度相對較小,因此質量隻是太陽的7-10倍,和其他的恒星比起來簡直就像是一片散發着光亮的“雲”。那麼,在廣闊的可觀測宇宙中,盾牌座UY是不是最大的天體呢?其實并非如此。
更加龐大的天體
如果單單從恒星的角度來說,盾牌座UY确實是已知的“最大”。但是從所有天體的角度來說的話,盾牌座UY還遠遠不是宇宙的極限。人類目前已經發現的最大天體,是Ton618黑洞。
這個黑洞是真正的宇宙“無底洞”,以人類現在的科技水平來看,我們可能無法得知這個黑洞坍塌之前究竟是一個怎樣的天體了。但是我們現在可以在測算出這個黑洞的大概質量和體積,下面還是以太陽來作為參考。
Ton618黑洞的體積是太陽的2億億倍,也就是說它完全可以“吞下”這麼多像太陽一樣大的恒星。而Ton618黑洞的質量大約是太陽的660億倍,要知道我們現在已知的質量最大的恒星是位于大麥哲倫星系的R136a1,它的質量達到了太陽的數百倍,但很明顯完全無法和Ton618黑洞相比。
即使是我們剛剛說過的最大恒星盾牌座UY,也隻是Ton618黑洞體積的450萬分之一而已。即使是在黑洞的行列中相比,Ton618黑洞的體積也算是大得很誇張了。
銀河系并沒有一個像我們的“太陽”那樣的天體,但同樣有一個引力中心,銀河系中的恒星正在緩緩圍繞着這個引力中心旋轉。這個引力中心其實就是一個黑洞,根據研究者們的測算,這個黑洞的直徑大約是在2360萬公裡左右。
那麼Ton618黑洞的直徑是多大呢?3900億公裡!如此一對比,銀河系黑洞無疑就“相形見绌”了。但實際上,我們能夠“看到”的Ton618黑洞遠遠不止于此。
黑洞的“吸積盤”
黑洞雖然有着自己的質量和體積,但是我們卻無法真正“看到”黑洞,因為黑洞是一個具有超強引力的天體,會吸收一切靠近它的物質,就連光也不例外,因此我們是沒有辦法觀測到黑洞本身的。
但是,我們卻成功地拍攝了黑洞的照片,這是怎麼回事呢?其實我們從黑洞的照片就可以看出,在黑洞外圍有一圈發光的物質,那就是黑洞的吸積盤,是黑洞周圍的氣體在角動量的影響下,旋轉着下落的一個結構,看起來就像是一個發光的“盤子”。
像是Ton618黑洞這個體積和質量的黑洞,其吸積盤的大小也是驚人的,已經不能夠用我們常見的“公裡”來計算,而是需要用到“光年”這個單位,因為Ton618黑洞的吸積盤寬度已經達到了一光年。
在這些氣體旋轉下落的過程中,由于快速的運動會産生極高的熱量,因此Ton618黑洞的吸積盤散發出了驚人的光和熱,其整體的亮度甚至超過了整個銀河系的總亮度。明明隻是一個天體,但是卻能夠和一整個星系的能量媲美,人們對于黑洞的了解還是太少了。
人類的黑洞研究
其實人類對于黑洞的了解時間并不長,愛因斯坦的廣義相對論讓人們意識到宇宙中可能存在着一種連光都無法逃逸的,有着超強引力的天體,但是在之後的很長一段時間裡,不少研究者都覺得黑洞隻是在理論上存在,而不是真的。
後來,著名物理學家霍金對黑洞理論進行了發展,他提出黑洞是真實存在的,并且質量、大小都各不相同。在衆多科學家的共同努力下,我們終于對這種宇宙中的“神秘天體”有了一定認知。
要說起近年來黑洞帶給我們最大的震撼,那麼肯定是黑洞的“真實照片”了。從2017年開始,全世界範圍内的科學家們開始使用由多地的天文觀測裝置組成的“事件視界望遠鏡”對M87星系黑洞進行觀察,并在2019年正式公布了一張照片,是偏振光下的M87星系黑洞——一個有着新月形光暈的漆黑天體,看起來就像是一隻宇宙的“眼睛”。
這張照片的公布,意味着人類又向着宇宙進了一大步,我們獲得了更多關于天體運行的知識。
結語
在人類的發展史上,對于宇宙的研究程度往往可以用來衡量這個社會的科技水平,因為研究宇宙是一件需要多方配合的學科,考驗到的不光是理論知識水平,還有設備的制造等等,是需要理論和實踐相互配合的。
我國在這方面的基礎相對于其他的強國來說比較薄弱,但是在經過了數十年的奮起直追之後,我們目前的實力已經能夠進入世界頂尖的行列。相信随着我國國力的增強,我們對于宇宙的了解還會更多,也能夠制造出更多先進的航天器材。
宇宙對于人類本身來說或許是無邊無際的,但是我們的思想卻可以穿過那些物質上的阻礙和生理上的局限,去到無限遙遠的地方。人類不斷用全新的理論去指導自己的實踐活動,我們的生活也在逐漸被這些理論所改變,這是一個循序漸進的過程。
相信在以後,人類還能夠以渺小的身軀去完成更多偉大的事情。或許有一天我們還能夠發現,我們在這個宇宙中并不孤獨,還有其他的文明也像人類一樣在不停地尋找,希望在茫茫宇宙中能夠得到回音。
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