银河系也就一点点
昨晚在阳台晾衣服的时候,抬头看了一眼天,城市光污染严重,能看到的星星加起来不超过二十颗,我忽然想起一个数字——银河系里大概有1000亿到4000亿颗恒星,这个数字大到什么程度呢,大到我已经不想去理解它了,但紧接着脑子里冒出另一个念头:银河系本身,放在更大的尺度上,其实也就那么一点点。
这个想法让我站在阳台上愣了好一会儿,晾衣架上的袜子被风吹得晃来晃去,我也没去管它,今天趁着这股劲儿还在,我决定把这事情写清楚。
先把话说清楚:银河系到底有多大
咱们不急着跳到宇宙尺度,先把银河系自己的尺寸搞明白,因为如果不先建立一个参照系,后面说的"一点点"就完全没有意义了——就像你跟一个从来没出过县城的人说地球有多大,他脑子里想的大概就是隔壁镇到县城的距离。
银河系的直径,天文学界最新的测量数据大概是10万到18万光年,为什么有个范围?因为星系的边界不是像切西瓜一样整齐的,边缘的恒星越来越稀疏,到底哪里算边界,取决于你用什么标准,2019年的一项研究通过暗物质晕的范围来界定,给出的数字大约是190万光年的"暗晕直径",但那个太虚了,我们通常谈的还是可见物质的盘面,也就是那十几万光年。
十几万光年是什么概念?光每秒跑30万公里,一年能跑9.46万亿公里,咱们坐飞机横穿中国要四个小时,而光在一秒钟内能绕地球赤道七圈半,光从银河系一头跑到另一头,要跑十几万年,地球从诞生到现在也就46亿年,银河系的光跨越自己身子的工夫,够地球轮回两三千次。
我们太阳在银河系哪个位置呢?猎户座旋臂上,离银心大概2.6万光年,算是郊区,如果把银河系想象成一个直径100公里的圆盘,太阳大概在离市中心25公里的地方——一个不太繁华但也不至于荒凉的地段。
你现在觉得银河系大不大?先记住这个感觉,然后我们把它放到更大的尺子上去比一比。
出门左转:本星系群
银河系不是孤零零漂在太空里的。它带着一大票卫星星系,和仙女座星系一起,组成了本星系群的核心。
本星系群的直径大约是1000万光年,这是什么意思?银河系那十几万光年的身板扔进去,就像把一个乒乓球放进一个篮球场,本星系群里大约有50到70个星系,银河系算是第二大块头,第一大是仙女座星系,仙女座离我们大约250万光年,也就是说你今晚看到的仙女座大星云,其实是它250万年前的样子——那时候地球上最早的直立人才刚刚开始用石头砸东西。
到这里,银河系已经从"巨大无比"变成了"篮球场上的一个乒乓球",但这还远远不够。
再往外走:本超星系团
本星系群也不是孤立的,它和其他几十个星系群、星系团一起,组成了室女座超星系团,也叫本超星系团,这个结构的直径大约是1.1亿光年。
1亿光年,银河系放进去,差不多相当于把一粒芝麻放在一个标准田径场里,室女座超星系团里大约有几千个星系,总质量是太阳的10的15次方倍,这些数字已经让人脑浆子发木了,但你还是得知道它们,因为不说清楚就没法理解"一点点"到底是什么意思。
更绝的是,2014年天文学家发现,室女座超星系团本身也不过是一个更大结构的一部分,这个东西叫拉尼亚凯亚超星系团,直径大约5.2亿光年,包含大概10万个星系,整个拉尼亚凯亚看起来像是一片飘浮的羽毛,中间有一个巨大的引力中心叫"巨引源",我们银河系正以每秒600多公里的速度被它吸过去——不过不用担心,大概还要几十亿年才能到,而且这个过程本身也是随着宇宙膨胀在不断变化的。
银河系在拉尼亚凯亚里是什么地位?大概相当于一片羽毛上的一根绒毛尖尖上的一个细胞,我开始觉得"一点点"这个词可能还是说大了。
终极尺度:可观测宇宙
根据普朗克卫星的数据,可观测宇宙的直径大约是930亿光年,不是138亿光年,因为宇宙膨胀,光走过的路程和空间本身的拉伸是两码事,大爆炸发生后138亿年里,空间膨胀把最初的信号推到了离我们460多亿光年之外的地方,所以我们能观测到的半径是460多亿光年,直径930亿光年。
现在我们把银河系的十几万光年直径跟930亿光年放在一起。
我算了一下,比例大概是这样的:
| 尺度 | 直径(光年) | 如果把银河系缩小成一粒芝麻(1毫米) |
| 银河系 | 10万–18万 | 1毫米 |
| 本星系群 | 1000万 | 6–10厘米(一个乒乓球) |
| 室女座超星系团 | 1亿 | 约6米(一间小客厅) |
| 拉尼亚凯亚超星系团 | 2亿 | 约29米(一个网球场) |
| 可观测宇宙 | 930亿 | 约52公里(一个城市对角线的距离) |
也就是说,如果银河系只有一粒芝麻那么大,可观测宇宙就是一个中等城市的范围,一粒芝麻放在一整座城市里——你开车经过时连想都不会想到它的存在。
而可观测宇宙未必就是宇宙的全部,根据宇宙微波背景辐射的观测数据,空间曲率非常接近零,这意味着宇宙可能是无限延伸的,即便不是无限,总体积至少也是可观测宇宙的几百倍以上,如果可观测宇宙是一个城市,那整个宇宙可能是一个国家、一片大陆,或者干脆没有边界。
银河系在那种尺度下算什么?什么也不算。
时间和沧海桑田
空间的渺小已经很打击人了,加上时间的维度之后,银河系就更可怜了。
银河系的年龄大概在130亿年左右,宇宙的年龄是138亿年,所以银河系算是"早年出道",宇宙诞生后8亿年它就形成了,这130亿年里,银河系吞并了无数小星系,经历了无数次碰撞和重组,目前它正在缓慢吸收大小麦哲伦云,而30亿到50亿年后,它会和仙女座星系正面撞上,形成一个全新的椭圆星系——一些天文学家在论文里给它起了个名字叫"银河仙女星系",到时候太阳系会怎么样还不清楚,可能被甩出去,可能被吞没,也可能安然无恙。
但不管怎样,到那时候,连"银河系"这个名字都失去了指代对象,它会变成另一个星系的一部分,然后那个新星系继续在拉尼亚凯亚里漂着,继续被巨引源吸引,继续随着宇宙膨胀慢慢远离其他超星系团。
再过几千亿年,宇宙膨胀会把大部分星系推到我们的光锥之外,夜空中将只剩下本星系群(或者说合并后的那个椭圆星系)内部的星光,远处的宇宙一片漆黑,那时候如果有智慧生命抬头看天,他们会以为宇宙只有自己这一个星系——他们将永远不知道曾经有过银河系、仙女座星系、室女座星系团这些东西。
他们看到的夜空,就是真正的"一点点"。
这跟我们有什么关系
你可能觉得我在讲一堆让人沮丧的事情,但说实话,昨天阳台上那个瞬间,我感到的并不是沮丧,而是一种奇怪的释然。
我们每天焦虑的那些事情——房贷还剩几年、这季度的考核能不能过、谁又在背后说了什么、下个月同学聚会穿哪件衣服——放在一粒芝麻的百万分之一上,都算什么呀。
不是说这些事不重要,贷款得还,日子得过,该认真的事情还得认真,但知道银河系也就那么一点点,某种角度上反而让人松一口气,就好像小时候考试考砸了,觉得天都要塌了,长大后回头一看,根本想不起来那场考试的内容,尺度变了,重量就变了。
我们身体里的每个原子,铁和钙来自超新星爆发,氢原子大部分直接继承自大爆炸后最初的原初气体,说浪漫一点:你右手无名指里某个碳原子核,可能在几十亿年前属于银河系另一端的一颗红巨星。银河系用一百多亿年制造了重元素,然后把这些原材料托付给太阳系,太阳系又花了四十多亿年在地球上演化出生命,最后这些东西组装成了你,你是银河系一点点历史的产物,而银河系本身是宇宙的一点点。
但是反过来看——就是这粒"芝麻",产生了能够意识到自己是芝麻的东西。这难道不是最不可思议的事情吗?
卡尔·萨根说过那段著名的话,大意是我们都是星尘,以前我觉得这是诗意的比喻,现在觉得这是实打实的物理事实,1990年旅行者一号在64亿公里外回望地球,拍下了那张著名的"暗淡蓝点"照片,那张照片里地球只有一个像素大小,而银河系在宇宙里的比例,比地球在太阳系里的比例还要渺小得多得多。
可我们偏偏在这里,偏偏能算出来自己有多渺小。
我家阳台上那盆绿萝长得歪歪扭扭的,我老忘了浇水,但每次看到它又冒出新的叶子,就觉得挺好,银河系再过几十亿年会和仙女座撞成一团,绿萝明天可能又会长高一截,这两件事摆在一起,说不出哪个更让我觉得踏实。
夜空里的那点星光,跨越了几万光年落在我晾的床单上,这本身就已经够奇妙了。