一张纸对折105次,宇宙真的放不下吗?
0.1毫米足够大的纸折叠105次,是目前人类可观测宇宙直径的4.6倍,但这并不意味着宇宙不能放下,因为人类不知道宇宙有多大!
在这篇文章中,让我们打开一个想象力,折叠一张纸105次,会发生什么,厚度可以达到什么水平,甚至不能放下宇宙!
假设这张纸的厚度是0.1mm(A4打印纸厚度为0.104mm),足够大,可折叠105次,这里忽略了其他因素。
1、让我们开始折叠这张纸,看看会发生什么:
对折1次-0.2mm
对折3次-0.8mm
10次-102.4次对折mm
把单位换成米的十次对折是0.1024米,到这里没有明显的感觉,这只是10厘米多一点,我们继续对折:
对折15次-3.2768米:这是一层楼的高度
对折20次-104.8576米:这是埃及第三大金字塔,红色金字塔的高度
折叠25次-3355.4432米:比五台山高300米。
30-107374.1824米对折:这张纸的厚度已经达到了地球大气对流层的顶部。再对折两次,就能超过中国空间站运行轨道的高度
42-439804651.1104米对折:这已经超过了地球和月球之间的38万公里。如果有人问你类似的问题,你可以直接回答他
对折50次-1125890684.262,地球和火星最近的距离是5500万公里,一张纸可以在地球和火星之间来回跑50次
对折60次-1152亿公里左右:这是光速飞行4天半左右的距离
……
继续对折的尺度只能以光年为单位,超出了我们的想象。我们直接看最后一张图片,查看对折次数对应的厚度:
在图片的底部,我们列出了可观测宇宙的直径,即著名的930亿光年。为了让每个人都有一个数据的概念,我们把它转换成米来感受它:
折叠105次后,一张纸的厚度为(单位:米):
4056481920730330000000000000
人类可观测宇宙的直径为(单位:米):
879847933950014000000000000
也就是说,一张纸折叠105次的厚度几乎是宇宙直径的4.6倍!
这个数字超出了我们的想象,但如果你问一位天文学家:这个厚度是否超出了整个宇宙的范围,是否能够到达宇宙的边界?恐怕他不能给你答案,因为人类无法确定宇宙的大小,也可能永远无法确定宇宙的大小!
让我们来看看宇宙有多大,为什么人类现在不能确定宇宙的大小。
2、宇宙有多大?
在文章的开头,我们提到人类可观测宇宙有930亿光年。这里应该注意的词是“可观测宇宙”,也就是说,它不是宇宙的大小,而只是人类可以探测到的宇宙的大小。除此之外,它不是宇宙的边界。
那宇宙到底有多大呢?我的回答是:不知道!不知道的原因如下:
1、宇宙真的很大
天文学中有一个词叫“同性”,用来形容“大”,也就是说,人类从地球出发,朝任何方向观察宇宙,观察场景完全相同。
想象一下,在任何方向都会发生相同的情况?答案是,这种情况只发生在某个空间的中心。
但地球并非宇宙的中心,也出现了“各种同性”,那只有一种情况说得通,就是宇宙太大了,我们根本无法确认地球的位置。
2、930亿光年只能观察宇宙的直径
人类可观测宇宙的直径是930亿光年,半径是465亿光年,也就是说,人类可以观测到距离地球465亿光年的东西。
但事实上,人类能看到的天体离地球只有300亿光年,更远的距离是通过引力波计算出来的,计算极限是465亿光年。
不管我们有多远,这并不是说人类技术不够先进,而是说更远的光还没有传播到地球上,这是由宇宙本身的限制造成的。
3、“退行速度”的存在使我们永远无法确定宇宙的大小
你有没有想过,在宇宙范围内,有些事情的变化超过了光速?这里有一个概念:退行速度。
在天文学中,由于宇宙膨胀,天体远离我们的速度被称为退行速度。当然,这里必须强调的是,退行速度不是天体的运动速度,而是宇宙空间的变化,允许超过光速。
退行速度不仅与宇宙膨胀速率有关,还与距离有关。宇宙膨胀速率相同,离我们越远,退行速度就越快。
如果一个天体离我们很远,远离它的退行速度超过光速,那么天体发出的任何信息都永远不会传播到地球上。
这个距离是多少?根据科学计算,当一个天体与地球的距离超过620亿光年时,其退化速度将超过光速。
换句话说,如果以地球为中心,宇宙半径超过620亿光年(直径超过1240亿光年),人类将永远无法知道宇宙的大小!
所以一张纸对折105次,宇宙真的放不下吗?
对折纸的厚度达到了可观测宇宙直径的4.6倍,但这并不意味着宇宙不能放下。
因为我们不知道宇宙有多大,所以这个问题的答案是:
不知道!