绕着银河系走一圈,到底要花多少年?
前几天晚饭后,我瘫在沙发上刷手机,偶然看到有人问:“人类能不能走出银河系?”我脑子里冒出来的第一个念头却是——等等,咱们先别提出去的事儿,就绕着银河系边走上一圈,得花多长时间?
这个问题一冒出来就再也甩不掉了,我坐起来,扯过一张草稿纸开始算,算着算着把自己逗笑了,因为这数字实在太大了,大到我们的脑子根本装不下。
先搞清楚银河系到底有多大
要算时间,你得先知道路程,咱们银河系长什么样呢?它像一个巨大的旋涡状的盘子,中间厚、边缘薄,你在晚上看到的横跨天际的那条朦朦胧胧的光带,其实就是这个“盘子”的侧面。
这个“盘子”的直径呢?按照目前天文学界最主流的估计,大概是10万到12万光年之间,有些新研究说可能更大,达到15万甚至18万光年,但咱们不贪心,取一个比较保守的数字——10万光年来算。
那么绕银河系一圈的路程,就跟绕一个圆差不多,圆的周长公式谁都会背:周长 = π × 直径,好,算一下:
14 × 10万光年 ≈ 4万光年。
看到这个数字的第一反应是:我的天,31.4万光年!光都要跑31.4万年!而光每秒钟跑30万公里,一秒钟能绕地球七圈半,就这速度还得跑几十万年——那咱们这些每秒只能走个一两米的凡人,得走到什么时候去?
这里必须停下来解释一下“光年”到底是什么,因为很多人嘴上说“光年”说习惯了,潜意识里把它当成了时间单位,不是的,光年是距离单位,指的是光在真空中跑一年所走过的路程,一光年大概是9.46万亿公里,你感受一下这个数:9,460,000,000,000公里。
所以31.4万光年,就是31.4万 × 9.46万亿公里,最后得出来一个你根本不想用汉字写的数字,大就完事了。
给旅人选一种走法
既然是绕着银河系“走”一圈,那肯定得选一种走法吧?不能光靠想,我琢磨了几种方案,咱们一个个来看看,哪种稍微“现实”那么一丁点。
靠两条腿硬走
成年人正常的步行速度大概是每小时5公里,我们假设这位勇士不需要吃饭、不需要睡觉、永不停歇地沿着银河系的赤道往前走。
先统一一下单位,银河系周长老是拿光年说事不直观,咱们把它换算成公里:
4万光年 × 9.46万亿公里/光年 ≈ 97 × 10¹⁸公里,也就是297后面跟着16个零,读作两千九百七十亿亿公里。
步行速度5公里/小时,也就是说一年走下来的距离是:5 × 24 × 365 ≈ 43,800公里,听起来还不错?别急。
用总路程除以年里程:
97 × 10¹⁸ ÷ 43,800 ≈ 78 × 10¹³年。
也就是大约8万亿年,做个对比吧,咱们宇宙现在的年龄大概是138亿年,也就是说,你从宇宙大爆炸那一刻开始走,走到现在,连这个路程的零头的零头都还没走完。
看到这里我笑了一声,觉得靠腿走这件事可以彻底从方案里划掉了。
搭人类最快的飞行器
步行太慢了,那咱们上点科技,目前人类飞离地球最远的探测器是旅行者一号,它现在的速度大概是每秒17公里,也就是每小时约6.12万公里。
来,继续算一年的飞行距离:
12万公里/小时 × 24 × 365 ≈ 36亿公里/年。
再把银河系周长请出来:2.97 × 10¹⁸公里 ÷ 5.36亿公里/年 ≈ 54 × 10⁹年。
也就是大约4亿年,这个数字虽然比几十万亿年好了不少,但依然夸张得要命,55亿年前,地球都还没形成呢——地球的年龄大概也就46亿年左右,你得在太阳系还没影儿的时候就出发,飞到现在才差不多走完一圈。
而且旅行者一号那个速度,说实话,在宇宙尺度下就跟蜗牛差不多,更别提你还要带着燃料、食物、维生系统……嗯,还是不太现实。
假设未来科技——光速的百分之一、十分之一
咱们稍微放飞一下想象力,不卡在现有技术上,如果未来人类能造出以光速百分之一飞行的飞船,也就是每秒3000公里,这速度已经相当科幻了。
那绕银河系一圈需要的时间,就简单了:光绕一圈需要31.4万年,你用百分之一光速,那就乘100呗。
4万年 × 100 = 3140万年。
三千多万年,这在地质史上也算很长的一段时间了,大概相当于从渐渐世中期走到现在,那时候哺乳动物刚开始大规模多样化,喜马拉雅山脉还在慢慢隆起。
再激进一点,十分之一光速呢?那就是314万年,三百多万年前,地球上人类的祖先南方古猿刚在非洲的草原上踉踉跄跄站起来走路,你的飞船那时候出发,到今天就差不多回来了。
我试着把这些数字列了一个小表格,看起来更直观点:
| 旅行方式 | 速度 | 绕银河系一圈所需时间(大约) |
| 步行 | 5公里/小时 | 8万亿年 |
| 旅行者一号 | 17公里/秒 | 4亿年 |
| 光速的1% | 3000公里/秒 | 3140万年 |
| 光速的10% | 3万公里/秒 | 314万年 |
| 光速本身 | 约30万公里/秒 | 约31.4万年 |
你看,哪怕人类真的搞出了光速飞船,绕一圈也得30多万年,这意味着船员得在飞船上繁衍几千代,出发时制定的任务目标,到地方的时候早就没人记得了。
但其实我们一直都在“绕银河系”走
算到这里,你可能觉得这事儿太虚无了,跟咱们的生活毫无关系,不过我跟你说一个有意思的事儿——你现在就在绕银河系运动,而且速度还不慢。
太阳带着整个太阳系的行星,以大约每秒220公里的速度绕着银河系中心旋转,你没看错,220公里/秒,咱们每个人、每栋房子、每条狗、每杯没喝完的咖啡,都在以这个速度在银河系里狂奔。
那太阳绕银河系一圈要多久呢?天文学上有个专门的词叫“银河年”,也叫“宇宙年”,太阳离银河系中心大概2.6万光年,算下来轨道周长比整个银河系的周长小很多,但也要大约2亿到2.5亿地球年才能绕完一圈。
5亿年是什么概念?上一个银河年刚开始的时候,地球上的恐龙还没出现,爬行动物刚露头,盘古大陆正在拼在一起,等这个银河年走完,恐龙已经灭绝了,哺乳动物接管了世界,人类开始用智能手机——而太阳带着我们,刚好在银河系里跑完一整圈。
想到这里我突然有点恍惚,仰望星空的时候,你看到的一切——那些星星、星云、横跨天穹的银河——它们并不是静止的背景板,而是一个巨大的、缓缓旋转着的系统,我们置身其中,却因为尺度太大而浑然不觉。
一个没什么用但有意思的类比
我昨天晚上在阳台上吹风,试着把这套数字缩小到人能理解的尺度上,如果把整个银河系缩小到一个标准田径场那么大,直径大概100米,那太阳系在哪儿呢?大概在距离中心25米左右的地方,大小呢——差不多就一粒沙子那么大,地球?你拿放大镜都看不见。
在这个缩微模型里,光绕这个“田径场”跑一圈需要跑300多米,而旅行者一号呢,在同样的比例下,每年只能移动大概0.2毫米,对,0.2毫米,比头发丝粗不了多少。
这就是为什么绕银河系一圈需要那么多年,不是我们太慢,是银河系太他妈大了,大到你用尽所有参照物,都很难在脑子里把它完整地建构出来。
写到这里,我看了下那张草稿纸上的数字,突然觉得人类很渺小,但又有点了不起,渺小的是我们穷尽一生连银河系的一小段弧线都走不完;了不起的是,这么渺小的生物,居然能把银河系的大小量出来,还算出了绕它一圈要多少年,甚至还弄了个小表格来比较不同走法的时间差。
知道这些数字并不会让你的房贷少还一点,也不会让地铁来得更快,但知道之后,你再抬头看天,那条淡淡的银河光带好像就不太一样了——它不再只是一道模糊的光,而是一个我们正在里面飞行的、旋转着的巨大城市,大到哪怕以光速绕它一圈,也得用掉人类整个文明史好几倍的时间。
今晚要是天晴的话,不妨出去看看,那条横跨夜空的淡淡光带,就是我们永远也走不完的银河。