宇宙究竟有多大？我們的大腦太渺小，無法完全理解宇宙的尺度！

作為一名天體物理學家，我總是被這樣的事實所震撼:即使是最瘋狂的科幻小說，也往往具有明顯的人性特徵。

不管這個地區有多奇特，科學概念多麼不尋常，大多數科幻小說最終都是關於人類(或類人)的互動、問題、弱點和挑戰。

這就是我們的反應;這是我們最能理解的。在實踐中，這意味著大多數科幻小說都是在一個星球或宇宙飛船上的相對容易的環境中發生的。

真正的挑戰是將這個故事與人類的情感、人類的大小和時間尺度聯繫起來，同時還能捕捉到宇宙本身的巨大尺度。

宇宙究竟有多大，總是讓人難以置信。

我們說，可觀測的宇宙延伸了幾百億光年，但作為人類，真正理解這一點的唯一方法是把事情分解成一系列的步驟，從我們對地球大小的本能理解開始。

從迪拜到舊金山的直飛航程約為8000英里(12900公里)，大致相當於地球的直徑。太陽要大得多;它的直徑是地球的100倍。

地球和太陽之間的距離大約是地球的100倍，接近1億英里。

這個距離，地球繞太陽公轉的半徑，是天文學的一個基本測量;天文單位，天文單位。

例如，「旅行者1號」飛船於1977年發射，以每秒11英里(17千米/秒)的速度飛行，現在距離太陽137個天文單位。

但是星星遠比這個遙遠。最近的比鄰星(Proxima Centauri)約有27萬天文單位，或4.25光年遠。你必須在太陽和比鄰星之間跨越3000萬個太陽。

道格拉斯·亞當斯(Douglas Adams)《銀河系漫遊指南》(1979)中的沃格人(Vogons)對人類沒有前往比鄰星系統觀看地球的毀滅通知感到震驚;這個笑話就是這麼大的距離。

4光年是銀河系中恆星之間的平均距離，太陽是其中的一員。那是一個很大的空間!

銀河系包含約3000億顆恆星，在一個直徑約10萬光年的巨大結構中。

這個距離，地球繞太陽軌道的半徑，是天文學中的一個基本度量；天文單位，或AU。

然而，到達這些行星完全是另一回事:旅行者1號如果沿著正確的方向行進，將會在75000年到達比鄰星，但它不是。

科幻作家們利用各種各樣的技巧來跨越星際間的距離:在漫長的航行中，讓他們的乘客進入假死狀態，或者接近光速(利用阿爾伯特·愛因斯坦的狹義相對論所預言的時間膨脹)。

或者他們調用經軸驅動，蟲洞或其他尚未發現的現象。

一個世紀前，天文學家首次對我們星系的規模進行了決定性的測量，他們被他們繪製的宇宙的大小所淹沒。

最初，人們非常懷疑所謂的「螺旋星雲」(螺旋星雲)實際上是「島嶼宇宙」——和銀河系一樣大，但距離更遠。

雖然絕大多數的科幻小說都在我們的銀河系裡，但過去100年的天文學的大部分故事都是關於宇宙究竟有多大。

我們最近的星系鄰居大約有200萬光年遠，而我們望遠鏡所能看到的最遙遠星系的光，在宇宙的大部分時間裡，大約有130億年的時間都在向我們移動。

我們在20世紀20年代發現宇宙自大爆炸以來一直在膨脹。

但大約20年前，天文學家們發現，這種膨脹正在加速，這是由一種我們不理解的物理性質所驅動的，但我們給出了「暗能量」的代溝名稱。

暗能量對整個宇宙的長度和時間尺度都有影響:我們怎麼能在一篇小說中捕捉到這樣一個概念呢?

故事不止於此。我們不能從宇宙的那些地方看到星系，因為大爆炸之後沒有足夠的時間到達我們。超越宇宙可見範圍的是什麼?

我們最簡單的宇宙模型表明，宇宙在其最大尺度上的性質是均勻的，並且永遠延伸。

一種不同的觀點認為，誕生我們的宇宙的大爆炸只是這種爆炸的(可能是無限的)數量之一，由此產生的「多重宇宙」在某種程度上完全超出了我們的理解。

美國天文學家尼爾?德格拉斯?泰森(Neil deGrasse Tyson)曾說過:「宇宙沒有義務對你說得通。」

同樣地，宇宙的奇蹟也沒有義務讓科幻作家們輕易地講述他們的故事。

宇宙大部分是空的，星系間的恆星和宇宙間的星系之間的距離，在人類尺度上是不可思議的巨大。

捕捉宇宙的真實尺度，同時將其與人類的努力和情感聯繫起來，對於任何科幻小說家來說都是一個巨大的挑戰。

奧拉夫·斯台普頓在他的小說《明星製造者》(1937)中接受了這一挑戰，其中的恆星和星雲，以及整個宇宙都是有意識的。

當我們被我們渺小的宇宙所折服的時候，我們的大腦在某種程度上也無法理解我們所居住的宇宙有多大。

這是有希望的，因為正如哥倫比亞大學的天體生物學家Caleb Scharf所說:「在一個有限的世界裡，宇宙的視角不是一種奢侈品，而是一種需要。」

向公眾傳達這一信息是天文學家和科幻作家面臨的真正挑戰。

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