宇宙的可觀測直徑達到了驚人的930億光年,而地球的陸地面積約為1.5億平方千米。那麼問題來了,到底是宇宙中的恆星數量多?還是地球上的沙子數量多?
回答這個問題之前,我們需要知道宇宙的可觀測直徑,到底是如何計算出來的?
科學家通過多種方法進行測量和推算,其中最主要的一種是基於宇宙微波背景輻射(CMB)的觀測。CMB是宇宙大爆炸後留下的餘溫,通過對CMB的精確測量,科學家可以推斷出宇宙的年齡、膨脹速度以及可觀測範圍的大小。
科學家還利用一種叫 「哈勃定律」 的規律,通過觀測星系的紅移現象來測算速度,再結合宇宙微波背景輻射等關鍵線索,反推宇宙的演化歷程與尺度。
通過對大量遙遠星系的觀測、分析,以及運用愛因斯坦廣義相對論構建的宇宙模型輔助計算,才勾勒出宇宙930億光年的宏大輪廓。
那麼,宇宙又是如何形成的呢?
關於宇宙如何形成的問題,目前被廣泛接受的是 「大爆炸理論」。大約138億年前,宇宙存在一個溫度極高、密度極大的 「奇點」。這個奇點仿若一顆蘊含無盡能量與物質的 「超級種子」,在某一時刻轟然爆炸,釋放出超乎想像的能量。
在爆炸後的極短瞬間,宇宙迅速膨脹、降溫,物質與能量開始相互交織、轉化。起初,夸克等基本粒子從 「能量濃湯」 中 「凝聚」 而出,隨後它們抱團形成質子、中子,進而組合成氫、氦等輕原子核,這便是宇宙最初的物質構成。
隨著時間推移,在引力作用下,氣體雲團逐漸坍縮,點燃核聚變之火,恆星誕生。恆星內部製造出更重元素,超新星爆發又將這些元素拋灑向太空,為行星、生命誕生備好了 「原料」。宇宙就這般從一片混沌,逐步演變成如今繁星璀璨、結構複雜多樣的模樣。
現在我們可以回到開頭的問題了,宇宙中究竟有多少顆恆星呢?
科學家憑藉對星系的觀測研究,結合統計學方法進行估算。銀河系約有1000億到4000億顆恆星,而像銀河系這樣的星系,在可觀測宇宙里,預估有數千億個之多。
因此通過數學方式簡單相乘,宇宙恆星數量便是一個令人咋舌的數字 ——約為10²²到10²³顆。
反觀地球陸地,面積約1.5億平方千米。假設沙灘上平均沙層厚度數米,每立方米沙子約有10⁶顆,考慮沙漠、河灘、海底沙床等所有潛在含沙區域,儘管陸地並非處處皆沙,但粗略估算下來,地球沙子數量級別也在10²¹到10²²顆左右,同樣是個龐大到驚人的數字。
所以,把宇宙恆星數量與地球沙子數量擺在一起,二者量級相近,都在「10的二十幾次方」 徘徊。不過這僅僅只是一種估算方式,畢竟宇宙之外可能還有未知的空間區域存在。