宇宙究竟有多空旷？很可能超乎你的想象

　　相信大家都知道，我们所处的宇宙很空旷，但如果要问，宇宙究竟有多空旷呢？估计有不少人就没有具体的概念了，实际上，宇宙的空旷程度之高，很可能超乎你的想象。要说明宇宙到底空旷到了什么程度，我们不妨从地球和月球开始讲起，通常情况下，我们会将地月系统想象成这样：
　　但实际情况却并非如此，因为地月平均距离约为38万公里，而地球的半径约为6371公里，月球的半径则约为1737公里，所以地球和月球的真实情况应该是这样子的：
　　可以看到，在地球和月球之间存在着比想象中空旷得多的空间，那这片空间里可以放下什么呢？
　　是的，仅仅是在地球和月球之间，就可以放下太阳系中除了地球之外的所有行星。说完了地月系统，我们再来看看太阳系，先上图。
　　这张图的第1部分的最外层是木星的运行轨道，第2部分的最外层是冥王星的运行轨道以及柯伊伯带（Kuiperbelt），第3部分的最外层的红色轨道属于小行星塞德娜（Sedna），其近日点距离太阳约76个天文单位，远日点距离太阳约937个天文单位。
　　第4部分的最外层就是奥特星云（OortCloud），其内边缘距离太阳2000至5000个天文单位，外边缘与太阳的距离大约有1光年，飞出了这个范围，就可以认为是飞出了太阳系。
　　需要知道的是，太阳占据了整个太阳系大约99。86的质量，而在剩余的质量中，绝大多数都被八大行星以及它们的卫星所占据，至于运行在太阳系中的小天体，其实比想象中的要稀疏得多，就算在小天体“密集”的小行星带之中，各个小天体之间的平均距离也高达77万公里左右（比地月距离还要远得多）。
　　看到这里，相信大家对太阳系的空旷已经有了具体的概念，好的，我们再来看看银河系。
　　银河系中的恒星分布得非常不均匀，具体表现为，距离银河系中心越远，恒星的密度就越低，在银河系的核心区域，恒星密度最高可达每立方光年28。9万颗，而在距离银河系中心100秒差距（约326光年）的位置，恒星密度就下降到每立方光年2。9颗。
　　到了我们太阳系所在的区域，恒星密度已降至每立方光年0。004颗，而在银河系的边缘区域，恒星密度更是低至每立方光年0。0003颗，综合计算下来，整个银河系的恒星平均密度大约为每立方光年0。006颗，也就是说，在银河系中，大概每167立方光年才有一颗恒星，恒星与恒星之间的平均距离大约为5。5光年。
　　为了方便理解银河系的空旷程度，我们不妨假设有两颗与太阳一样大的恒星，它们之间的距离为5。5光年，在此基础上，假如我们把这两颗恒星缩小成一个足球那么大，那在按同等比例缩小后，这两个“足球”之间的距离大概就有8223公里。
　　观测数据表明，宇宙中的其他星系的空旷程度也与银河系差不多，更重要的是，宇宙中星系与星系之间的距离动辄就是几十万、几百万光年，而在星系之间的广阔空间里物质极为稀少，几乎是一片虚无。
　　除此之外，宇宙中还存在着很多“宇宙空洞”，其中的星系数量极为稀少，或者根本就没有星系。
　　这些“空洞”的跨度通常都很大，有的“空洞”甚至大得超乎你的想象，比如说在牧夫座方向距离地球大约7亿光年的位置上，就存在着一个直径约为2。5亿光年的“牧夫座空洞”，其跨度大约占到了整个可观测宇宙的0。26。
　　宇宙中的星系分布本来就已经非常稀疏了，“宇宙空洞”的存在则进一步增加了宇宙的空旷程度，而正如前文所言，星系本身就非常空旷，这一系列的情况叠加起来，宇宙当然就会空旷得离谱，那到底有多离谱呢？
　　要描述一个空间区域的空旷程度，“物质密度”无疑是一个很好的指标，从理论上来讲，我们只需要测量出宇宙的体积和质量，就可以计算出宇宙的物质密度，但显而易见的是，我们根本就无法做到这样的事情，所以我们只能退而求其次，来看看可观测宇宙的物质密度到底是多少。
　　从宏观的层面来看，可观测宇宙的物质在整体上的分布是均匀的，因为可观测宇宙的体积是已知的，所以只需要测量出其中的一部分区域的质量，就可以据此估算出整个可观测宇宙的物质密度，在过去的研究工作中，科学家正是通过这种方法估算出了可观测宇宙的物质密度，即：每立方米大约6个质子的质量。
　　这是什么概念呢？这样说吧，假设有一个棱长为1米的正方体盒子，里面装着6个质子，现在我们将盒子里的质子放大成一个常见的玻璃弹珠那么大（直径约为1。5厘米），那么按照同等的比例，这个正方体盒子的棱长就将放大至大约90亿公里，作为对比，冥王星与太阳的平均距离也只有大约59亿公里。
　　在一个棱长为90亿公里的巨型正方体盒子中，就只有6个直径大约1。5厘米的玻璃弹珠，而这就可以认为是可观测宇宙的空旷程度，怎么样，是不是有点超乎你的想象呢？
　　需要指出的是，科学界普遍认为，宇宙是由“普通物质”、“暗物质”和“暗能量”构成，由于我们对“暗物质”和“暗能量”知之甚少，甚至无法确定它们是否真的存在，因此本文讨论的范围只限于“普通物质”，并没有包含“暗物质”和“暗能量”。
　　好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。
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