宇宙究竟有多大？我们的大脑太渺小，无法完全理解宇宙的尺度！作为一名天体物理学家

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作为一名天体物理学家，我总是被这样的事实所震撼:即使是最疯狂的科幻小说，也往往具有明显的人性特征。

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不管这个地区有多奇特，科学概念多么不寻常，大多数科幻小说最终都是关于人类(或类人)的互动、问题、弱点和挑战。

这就是我们的反应;这是我们最能理解的。在实践中，这意味着大多数科幻小说都是在一个星球或宇宙飞船上的相对容易的环境中发生的。

真正的挑战是将这个故事与人类的情感、人类的大小和时间尺度联系起来，同时还能捕捉到宇宙本身的巨大尺度。

宇宙究竟有多大，总是让人难以置信。

我们说，可观测的宇宙延伸了几百亿光年，但作为人类，真正理解这一点的唯一方法是把事情分解成一系列的步骤，从我们对地球大小的本能理解开始。

从迪拜到旧金山的直飞航程约为8000英里(12900公里)，大致相当于地球的直径。太阳要大得多;它的直径是地球的100倍。

地球和太阳之间的距离大约是地球的100倍，接近1亿英里。

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这个距离，地球绕太阳公转的半径，是天文学的一个基本测量;天文单位，天文单位。

例如，“旅行者1号”飞船于1977年发射，以每秒11英里(17千米/秒)的速度飞行，现在距离太阳137个天文单位。

但是星星远比这个遥远。最近的比邻星(Proxima Centauri)约有27万天文单位，或4.25光年远。你必须在太阳和比邻星之间跨越3000万个太阳。

道格拉斯·亚当斯(Douglas Adams)《银河系漫游指南》(1979)中的沃格人(Vogons)对人类没有前往比邻星系统观看地球的毁灭通知感到震惊;这个笑话就是这么大的距离。

4光年是银河系中恒星之间的平均距离，太阳是其中的一员。那是一个很大的空间!

银河系包含约3000亿颗恒星，在一个直径约10万光年的巨大结构中。

这个距离，地球绕太阳轨道的半径，是天文学中的一个基本度量；天文单位，或AU。

然而，到达这些行星完全是另一回事:旅行者1号如果沿着正确的方向行进，将会在75000年到达比邻星，但它不是。

科幻作家们利用各种各样的技巧来跨越星际间的距离:在漫长的航行中，让他们的乘客进入假死状态，或者接近光速(利用阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论所预言的时间膨胀)。

或者他们调用经轴驱动，虫洞或其他尚未发现的现象。

一个世纪前，天文学家首次对我们星系的规模进行了决定性的测量，他们被他们绘制的宇宙的大小所淹没。

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最初，人们非常怀疑所谓的“螺旋星云”(螺旋星云)实际上是“岛屿宇宙”——和银河系一样大，但距离更远。

虽然绝大多数的科幻小说都在我们的银河系里，但过去100年的天文学的大部分故事都是关于宇宙究竟有多大。

我们最近的星系邻居大约有200万光年远，而我们望远镜所能看到的最遥远星系的光，在宇宙的大部分时间里，大约有130亿年的时间都在向我们移动。

我们在20世纪20年代发现宇宙自大爆炸以来一直在膨胀。

但大约20年前，天文学家们发现，这种膨胀正在加速，这是由一种我们不理解的物理性质所驱动的，但我们给出了“暗能量”的代沟名称。

暗能量对整个宇宙的长度和时间尺度都有影响:我们怎么能在一篇小说中捕捉到这样一个概念呢?

故事不止于此。我们不能从宇宙的那些地方看到星系，因为大爆炸之后没有足够的时间到达我们。超越宇宙可见范围的是什么?

我们最简单的宇宙模型表明，宇宙在其最大尺度上的性质是均匀的，并且永远延伸。

一种不同的观点认为，诞生我们的宇宙的大爆炸只是这种爆炸的(可能是无限的)数量之一，由此产生的“多重宇宙”在某种程度上完全超出了我们的理解。

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美国天文学家尼尔?德格拉斯?泰森(Neil deGrasse Tyson)曾说过:“宇宙没有义务对你说得通。”

同样地，宇宙的奇迹也没有义务让科幻作家们轻易地讲述他们的故事。

宇宙大部分是空的，星系间的恒星和宇宙间的星系之间的距离，在人类尺度上是不可思议的巨大。

捕捉宇宙的真实尺度，同时将其与人类的努力和情感联系起来，对于任何科幻小说家来说都是一个巨大的挑战。

奥拉夫·斯台普顿在他的小说《明星制造者》(1937)中接受了这一挑战，其中的恒星和星云，以及整个宇宙都是有意识的。

当我们被我们渺小的宇宙所折服的时候，我们的大脑在某种程度上也无法理解我们所居住的宇宙有多大。

这是有希望的，因为正如哥伦比亚大学的天体生物学家Caleb Scharf所说:“在一个有限的世界里，宇宙的视角不是一种奢侈品，而是一种需要。”

向公众传达这一信息是天文学家和科幻作家面临的真正挑战。

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