03.01 把宇宙所有星系物質放進銀河系體內,能否把所有物質裝下?

有家花藝18270296296


在某問答平臺看到這樣一個問題:把宇宙所有的物質放到銀河系中,能放得下嗎?

雖然人類是小小銀河系中一個角落裡的一枚小星星所屬的岩石上一的物種,但這並不妨礙我們仰望星空、思考宇宙。當很多令人震撼的資料向我們展示星星到底能大到什麼程度,星系能遠到什麼程度時,我們不禁想要知道一個問題——宇宙中的物質總量到底是什麼概念呢?

如果用一個字來形容宇宙萬物,那一定是“空”,無論是星系雲塵,還是原子核內都是極空的,所以當我們用數字來計算宇宙物質時常常會感覺驚異。

現在天文學家與物理學家一致得出的宇宙總質量大約為10^53kg數量級,如果我們用常見的物質比一比,就能知道有多麼誇張了,太陽的質量為1.992×10^30kg,那麼大約10^23個太陽才可以包含全宇宙的物質

如果將太陽系塞進小米

小米大家都見過,通常是直徑為2毫米的近似圓形,一粒小米的體積為3.35×10^(-8)立方米。按面心立方晶格排列的緻密度0.74算,每粒小米佔了4.5×10^(-8)立方米。一個標準泳池的大小為1890立方米,可以裝4.2×10^10個小米,現在我們將一座人口千萬級的超大型城市全部挖成泳池,就可以一次性容納6.636×10^17個小米。

小米的每個細胞的體積大約是 10^(-14)立方米,可得每粒小米中有約8,000,000個細胞。所以,

將全中國全部16座千萬以上人口級城市全部挖成游泳池,再填滿小米,最後向每粒小米的每個細胞中塞一個太陽系,大概就和宇宙的總質量相當了

真的是十分驚人的數據呀,可是如果從另一個角度來看的話,就顯得十分微不足道了。

無需驚動銀河系城管

首先我們對宇宙的大小要有一個認識,離地球最近的恆星是比鄰星,4.42光年,而太陽系到銀河系中央黑洞的距離為26,000光年,

銀河系又是深空中2,000,000,000,000(兩萬億)個星系中普通的一員。每兩個星系間的平均距離約35萬光年。

那麼假設我們將這10^53kg的物質全部轉化為以地球為中心的水,並消除它們的引力屬性(否則它們會坍縮成一個黑洞),那麼這枚水球有多大呢?

它的半徑僅有3~4光年,連比鄰星都無法覆蓋……

看來要想將宇宙所有的物質塞進來,根本不需要向銀河系城管局提交申請,只要把太陽系大門打開,堆到鄰居家牆邊上就搞定了。

宇宙的已知半徑在465億光年以上,與所有物質構成的水球直徑比達到了100億,這是什麼概念?相當於一根極細中性筆的筆尖滾珠與整個地球的體積之比

所以宇宙是極空的,想象一下,將中性筆的滾珠粉碎成極小的細沫,然後散佈到整個地球那麼大的空心球中,是什麼樣的概念?關鍵是這小小的滾珠其96%的構成比例還是幾乎無法觀測的暗物質……

與之相映成趣的是,微觀的世界同樣十分空曠,你以為原子是下圖這個樣子的?真實比例中,如果將原子放大到鳥巢體育場的體積,那麼原子核只有一粒砂那麼大,而電子更是小到根本看不見。原子核佔了整個原子99.5%的質量,就像宇宙一樣,極小體積的物質佔據了極大比例的質量。所以我們可以知道,全宇宙等質量的水球依然十分空曠,水分子的體積是其原子核的幾千億分倍。

如果我們再狠一點,將水分子的原子核壓在一起,能給太陽系大院節省多少空間?

結果喜人,此球體的半徑直接被壓縮到了2~3億公里,這大約是太陽到火星軌道的距離,看來這樣連房門都不用開就能塞入全宇宙了。

那麼如果我們直逼理論極限,將宇宙中的所有物質都積壓到最小臨界質量的小球(且假設每兩個小球不會相互影響的情況下),大概需要佔用多少體積呢?

這樣一個在理論上存在的小球是擁有普朗克質量、以普朗克長度為直徑的球體。比普朗克長度更小的長度失去了物理上的意義,而在此直徑下比普朗克質量更大的物質就會坍縮成黑洞。

普朗克長度為10^-34米,普朗克質量為2.18*10^-8kg,這樣你會得到一下非常優美的數據:這些普朗克小球排擠在一起,只能佈滿一個半徑10^-14米的球體,全宇宙的體積與一枚重元素的原子核相當

相信你看到這裡會覺得……似乎從一個點炸出整個宇宙的大爆炸似乎也沒那麼荒誕了,宇宙竟是如此的巨大,又是如此的空曠,超出了常人的想象力極限。

我是酋知魚,一條仰望星空的科學作者,歡迎關注!


酋知魚


宇宙中所有的物質放到一個銀河系裡,還真是敢想,首先宇宙可觀測的星系大概在2萬億個,如果都放到銀河系,不壓縮的話肯定是放不下的。

如果壓縮肯定是達到了黑洞形成的條件,這麼大的黑洞估計要超越目前已知的物理理論和猜想,只好大膽的猜想。

要麼就是形成白洞不停的吐啊吐,吐出來的物質也許跑到其他宇宙去也許跑到其他維度去,要麼達到了宇宙再次大爆炸的條件,宇宙重新開始新一輪的演化。

也許在不知多久以後,宇宙開始收縮的時候,會有這麼一天。


只有局座威武


肯定能啊!問題是你得把所有的物質都抓過來啊!所有物質都進來了也都進了黑洞,黑洞理論上就是一點,也許就回到最初的奇點狀態。但也可以說不能,因為在還是奇點狀態時是不存在空間的,或者說銀河系也只是奇點的一部分,一部分不能包括全部。在奇點狀態目前不知道會是什麼樣也永遠不會知道是怎麼樣,永遠沒法去證明。


如樂80703695


宇宙由無數個象銀河系這樣的大家庭組成,直徑達10光年,我們如今可觀察宇宙達930億光年,誰大誰小,不言而喻。


義無反顧62


如果能把銀河系放進太陽系,那宇宙也能放進銀河系。再說得簡單點,如果能把整個地球的物質進你家,那就都沒問題~


順其自然杜科斌


′知道”宇宙所有星系物質”是個什麼意思嗎?那是無限大!能裝否?


中承明


宇宙一個河似縫,抓來壓縮不頂用。

哪天胃口若著涼,只剩叫停難肥脹。


0o幸福一家o0


很簡單你也辦不到,銀河也載不下,沒意義的問題最好少見到。


苦命人1952


那是不可能的事?人心不足蛇吞象。


地球每天都要轉


裝不下。


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