致同学们=浩瀚的宇宙大千世界

1、大千世界蚂蚁星云 阿尔法星 仙女座里的著名巨型旋涡星系M31(NGC 224)迄今最为清晰的图片 此前拍摄的M31照片 建造之柱1995年4月7日哈勃在鹰星云拍到的 宇宙（Universe）是由空间、时间、物质和能量，所构成的统一体。是一切空间和时间的综合。一般理解的宇宙指我们所存在的一个时空连续系统，包括其间的所有物质、能量和事件。宇宙根据大爆炸宇宙模型推算，宇宙年龄大约138.2亿年 是你出生海洋中间一个孤立的荒岛，而且跟外界没有任何联系，你的地理知识将是有限的。通过望远镜向四外远眺，你看到的景象会受海平面的约束。尽管你可以推测边缘之外的东西，但你会缺乏切实的证据来支持你的假设。仅局限于我

2、们的行星以及其周围，我们面临同样的情况：我们可以看见宇宙一部分，但我们只能推测其的全部范围。我们可以通过平面几何猜测，宇宙继续无限期地向所有的方向扩张，就像一个草原延伸到我们眼睛所至的地方。（在这种情境下的平面是指一个连续的三维空间，像一个无限延伸的盒子）。然而，我们对实际的宇宙的理解受可观测的宇宙的边缘所束缚。我们肯定不清楚在我们仪器能观测的孤立地方之外存在什么东西。因此,我们可能想知道:我们可能能够直接观察到的部分宇宙究竟有多大？乍看一下，该问题答案似乎是一个简单计算。光的速度大约是每秒钟186，282英里，或每年大约5.9万亿英里。从宇宙大爆炸起流逝的时间是137.5亿年。两个数字相乘，

3、瞧我们发现在整个宇宙历史，光可以行驶137.5亿光年(810万亿亿英里)。不过，该答案是错误的。宇宙有多大让我们思考光是何时产生的。从宇宙大爆炸到）大约380，000年后宇宙重组（当中性的氢原子形成时，宇宙是不能透射光线的。光子在带电微粒间反弹，它们无法走得很远。理由是带电微粒与光子相互作用要么吸收，要么发射它们。只有重组时代后光才能穿过太空。任何估计可观测的宇宙的大小必须假定：我们能看到的光线是在太空变成透明的关键时代后才释放出来的。（我们将来某天可能探测到来自那个时代的中微子和其他粒子，把时间表往前推，扩大我们可观察的范围。）如果当光源离地球足够近时发射出光线的话，我们可能能够观察到比13

4、7.5光年更远的光源。 十亿光年，是一个什么概念呢？现在我们把视野缩小10倍，宇宙看起来还是空空如也，“星”光点点。可是，那些点点斑斑的真的是星么？一亿光年把眼光再降低一个数量级，那些点点看起来依然象是星星 一千万光年一百万光年 近些，再近些。什么呀，这么面熟？这就是你所说的“星星”么？是星星，一堆星星。我们管它叫银河系 一万光年 我们的太阳系位于银河系螺旋翼内侧的边缘，距离银河系中心大约2.5万光年。于是，我们把视野收回到1万光年的数量级，聚焦在银河系一千光年 密密麻麻 一百光年 还是密密麻麻的 十光年 一如既往的密密麻麻呀 一光年 等等，这个是什么 一万亿公里 再走近十倍依然雾气昭昭的一团

5、，到底是什么 一千亿公里 看出来了，是太阳系，翻山越岭的，不容易啊 百亿公里 放大十倍来观察以繁星为背景的太阳系。说是繁星，其实与太阳最近的恒星-半人马座比邻星都是在4.22光年开外的。图中的亮点仅仅只是背景上离得八丈远的星星呢，并不十亿公里 数数看，下图里被蓝框子圈上的是谁的轨道 一亿公里 一亿公里的时候，地球在那里 一千万公里 可以看到了，地球，月球 呵呵一百万公里 这个是什么 十万公里 啊，地球！Home，Sweet home 一万公里 1000公里 这是北美五大湖区中的密歇根湖，框住的城市就是芝加哥。100公里 芝加哥鸟瞰。由此开始了我们人类所能够理解的数量级，开始了我们熟悉的世界。深

6、呼吸.10公里 密密麻麻，(为什么又要说密密麻麻？）。湖边的房屋。 1公里, 一所房子，面朝大海，春暖花开.100米 看！草地上这是什么呀？10米 原来是一傻哥们睡得正香.挺惬意的嘛0.1米 一米的十分之一，我们手所能把握的尺度。相信人类所接触的大部分物体都是在这样一个数量级的1厘米 这是手上的皱纹细部。兴许你放大了还没他细皮嫩肉呢。做好准备，我们即将进入另一个陌生的领域-微观世界1毫米 手上的毛孔，就是没有毛.100微米 依稀可见皮肤的组织结构。 10微米 一个细胞的数量级就是10微米，当然这只是一般来说。插句嘴，世界上最大的细胞是鸵鸟蛋，它是一个单独的卵细1微米 疑似生物课上学过的细胞核膜

7、，细部。0.1微米 一看这么高度螺旋的结构就知道是染色体了。底下的洋文说：但凡人类的细胞，里面都会有23对染色体100埃 埃是一种长度单位，指10的8次方米。看到这个规则的等距双螺旋结构，我想你一定知道这种物质就叫做脱氧核糖核酸，也就是常说的DNA。分子结构清晰可见 1纳米 现在为材料科学炒得火热的纳米技术就是说很多物质精细到纳米级后将表现出很多在常规数量级上所表现不出的性质来。在纳米这样的数量级下，我们连原子都可以数清了 1埃 原子是由原子核和电子组成的。这个是密布的电子云，我们能看到原子核外的电子云比较浓 10皮米 原子核外围的浓密电子云。仿佛又回到了浩瀚无边的宇宙。这样来看每个原子都像是

8、个小宇宙，我们的世界就这样的周而复始着，不寒而栗.1皮米 穿过最浓的电子云，发现更近核的地方反倒清净。中间的就是原子核0.1皮米 走近点，这就是传说中的原子核了。10的12次方米叫做一皮米。在0.1皮米的数量级下看原子核就可以看出很多个球球来，它们是带正电的质子和不带电的中子 10飞米 原子核的特写 1飞米 质子（也可能是中子）的细部，乱七八糟一大片。未知的结构，未知的领域，那里属于上帝 0.1飞米 无语。翻译出图片下面的洋文作为收场吧，他说：一旦我们进入下一个层次，我们将会看到什么，我们又将会知道什么 浩瀚的宇宙国航空航天局（NASA）公布的一组宇宙空间星云图，璀璨与诡谲并存、喧嚣与寂寥同在

9、，地球外的世界很大。 NASA公布的一张仙后座星云图。科学家在仙后座群星中发现了一个盘状行星碎片群围绕在一颗已经死亡的脉冲星周围。太阳系之外的行星很可能就起源于脉冲星周围的碎片 阔帽星系 太阳黑子 你知道吗？是你出生海洋中间一个孤立的荒岛，而且跟外界没有任何联系，你的地理知识将是有限的。通过望远镜向四外远眺，你看到的景象会受海平面的约束。尽管你可以推测边缘之外的东西，但你会缺乏切实的证据来支持你的假设。仅局限于我们的行星以及其周围，我们面临同样的情况：我们可以看见宇宙一部分，但我们只能推测其的全部范围。我们可以通过平面几何猜测，宇宙继续无限期地向所有的方向扩张，就像一个草原延伸到我们眼睛所至的

10、地方。（在这种情境下的平面是指一个连续的三维空间，像一个无限延伸的盒子）。然而，我们对实际的宇宙的理解受可观测的宇宙的边缘所束缚。我们肯定不清楚在我们仪器能观测的孤立地方之外存在什么东西。因此,我们可能想知道:我们可能能够直接观察到的部分宇宙究竟有多大？乍看一下，该问题答案似乎是一个简单计算。光的速度大约是每秒钟186，282英里，或每年大约5.9万亿英里。从宇宙大爆炸起流逝的时间是137.5亿年。两个数字相乘，瞧我们发现在整个宇宙历史，光可以行驶137.5亿光年(810万亿亿英里)。不过，该答案是错误的。宇宙有多大让我们思考光是何时产生的。从宇宙大爆炸到）大约380，000年后宇宙重组（当中性的氢原子形成时，宇宙是不能透射光线的。光子在带电微粒间反弹，它们无法走得很远。理由是带电微粒与光子相互作用要么吸收，