——世界到底有多“小”,我們并不知道
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1
從宇宙看銀河系
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10^-43秒,宇宙誕生;
40多億年后,銀河系開(kāi)始形成。
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我們熟知的銀河系,直徑約為17萬(wàn)至20萬(wàn)光年。
大量氣體塵埃,擁有上千億顆恒星。
人類如果能夠造出光速飛船,也需要20萬(wàn)年才能飛出銀河系。
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但如果踏上“宇宙”肩膀,銀河系其實(shí)很小。
銀河系只是拉尼亞凱亞超星系團(tuán)的一名成員。
這個(gè)“無(wú)盡的天堂”橫跨5億光年,包含10萬(wàn)個(gè)星系。
不過(guò),在可觀測(cè)宇宙中,像“拉尼亞凱亞”這樣的大尺度結(jié)構(gòu),大約就有1000萬(wàn)個(gè)。
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可觀測(cè)宇宙直徑約為930億光年。
銀河系只占據(jù)到它的萬(wàn)億億分之一。
如果把宇宙比作一棟長(zhǎng)寬高幾百米的大樓,
銀河系就是這棟大樓邊角的一只不起眼的螞蟻。
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我們眼中不可跨越的星際,它竟然那么“小”。
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2
從銀河看太陽(yáng)系
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宇宙誕生后的100-150億年,太陽(yáng)系誕生。
太陽(yáng)系以太陽(yáng)為中心,包含八大行星。
擁有數(shù)以億計(jì)的小天體和彗星。
旅行者1號(hào)飛行了40多年,也僅僅是抵達(dá)太陽(yáng)系的邊緣地帶。
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但這樣一個(gè)龐大的集合體,其實(shí)也只是一個(gè)“小”世界。
太陽(yáng)系位于銀河系的一個(gè)懸臂上,距離銀河系中心2.6萬(wàn)光年。
如果太陽(yáng)系想繞銀河系公轉(zhuǎn)一周,需要花費(fèi)2.26億年的時(shí)間。
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太陽(yáng)系的直徑為4光年,與銀河系相比,
就像一顆乒乓球放在一個(gè)100萬(wàn)公里的球體前,相形見(jiàn)絀。
這個(gè)我們?nèi)詿o(wú)法飛越的母星系,原來(lái)也很小,不過(guò)是滄海一粟。
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3
暗淡藍(lán)點(diǎn)
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1990年,旅行者1號(hào)回眸,為地球拍下了一張珍貴照片。
這一次回眸,沒(méi)有帶給人類驚喜,沒(méi)有讓人類興奮,只給了人類無(wú)盡的敬畏。
地球,在照片中只不過(guò)是一個(gè)微不足道的“暗淡藍(lán)點(diǎn)”。
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卡爾·薩根后來(lái)在《暗淡藍(lán)點(diǎn)》一書(shū)中提到:
在浩瀚的宇宙劇場(chǎng)里,地球只是一個(gè)極小的舞臺(tái)。想想所有那些帝王將相殺戮得血流成河,他們的輝煌與勝利,曾讓他們成為光點(diǎn)上一個(gè)部分的轉(zhuǎn)眼即逝的主宰…在龐大的包容一切的暗黑宇宙中,我們的行星是一個(gè)孤獨(dú)的斑點(diǎn)。
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如果不是將地球從照片中標(biāo)記出來(lái),很難會(huì)注意到它的存在。
我們賴以生存、引以為豪的地球,不過(guò)是太陽(yáng)系的百分之一。
甚至不需要和整個(gè)太陽(yáng)系相比,只與自家母星系的其他行星相比:
海王星有58個(gè)地球那么大,天王星有65個(gè)地球那么大…
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整個(gè)太空就是一個(gè)巨大無(wú)比的沙盤(pán),地球只不過(guò)是這個(gè)沙盤(pán)中的一顆微粒。
如果真有一艘外星飛船從地球掠過(guò),在它眼中,70億人口不過(guò)是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)而已。
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4
一個(gè)文明有多小
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流經(jīng)伊拉克的底格里斯河和幼發(fā)拉底河的兩河流域,
產(chǎn)生飲譽(yù)世界的兩河文明,孕育璀璨奪目的古巴比倫文明。
古巴比倫文明創(chuàng)造了燦爛的文化,在文明史上留有濃墨重彩的一筆。
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最早的學(xué)校;
最早的文學(xué)辯論;
最早的兩院制議會(huì);
最早的宇宙進(jìn)化論;
最早的法典和立法者;
......
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但站在地球46億年的角度,古巴比倫文明也不過(guò)是歷史的過(guò)客。
這個(gè)早已消失的古文明,就如一縷過(guò)眼云煙,很難再被人記住。
它只是地球歷史書(shū)的一小章節(jié),文明轉(zhuǎn)瞬即逝。
尼布甲尼撒發(fā)起的“巴比倫之囚”,也只是歷史長(zhǎng)河中的一段小插曲。
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這個(gè)我們苦苦追尋的古老文明,就像一片孤舟漂流在歷史的大海中,
曾經(jīng)努力地往前游,但最后還是淹沒(méi)在了海浪的起伏中。
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5
一個(gè)科學(xué)家有多“小”
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銀河系是宇宙中的一顆沙粒,
太陽(yáng)系是銀河中的一顆灰塵,
地球不過(guò)是一個(gè)暗淡藍(lán)點(diǎn),
所有文明都是歷史的過(guò)客,
那么一個(gè)人呢?
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地球上的每一個(gè)人,都不過(guò)是70億分之一的質(zhì)子。
我們說(shuō)科學(xué)家很偉大,但他們也只是蕓蕓眾生中的一員。
科學(xué)家很渺小,在宇宙真理面前,他們?nèi)允譄o(wú)策。
他們無(wú)法改變宇宙大爆炸的事實(shí),也無(wú)法改變已有的宇宙規(guī)律。
科學(xué)家們只能發(fā)現(xiàn)再發(fā)現(xiàn),最終被歷史車輪無(wú)情碾過(guò)。
偉大如愛(ài)因斯坦和牛頓,也無(wú)法逃脫這個(gè)命運(yùn)。
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身為人類的科學(xué)家是地球這個(gè)暗淡藍(lán)點(diǎn)一閃而過(guò)的光亮。
與漫長(zhǎng)的文明歲月相比,他們幾十年的生命時(shí)光璀璨又短暫。
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6
最小到底有多小?
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一個(gè)人都這么“小”了,那最小到底有多?。?/p>
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一只蜂鳥(niǎo)為1×10^-1米;
一粒米僅5×10^-3米;
晶體鹽只有5×10^-4米;
卵細(xì)胞是1.2×10^-4米;
白細(xì)胞是1.4×10^-5米;
紅細(xì)胞為6×10^-6米;
可見(jiàn)光波長(zhǎng)為4~7×10^-7米;
病毒為10^-8米;
DNA為2×10^-9米;
氫原子只有1.06×10^-10米;
夸克的半徑大約為0.43×10^-18米;
普朗克長(zhǎng)度為1.616255×10^-35米;
……
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普朗克長(zhǎng)度就是最“小”了嗎?
其實(shí)并不一定。
小于10^-18米的尺度已經(jīng)觸碰到我們現(xiàn)代科技的天花板。
最小到底有多小,我們還沒(méi)有真正的答案。
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7
其實(shí),一個(gè)原子就是一個(gè)世界
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隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,我們能看到的尺度也越來(lái)越小。
但無(wú)論多小,它們本身就是一個(gè)世界。
原子很小,我們無(wú)法用肉眼觀察。
但就是這么一個(gè)小的原子,卻引得無(wú)數(shù)科學(xué)家競(jìng)折腰。
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原子的構(gòu)成:質(zhì)子、中子和電子;
質(zhì)子和中子又由各種夸克組成,夸克之下可能還有更大的微觀海洋。
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這么一個(gè)極其復(fù)雜的構(gòu)成,本身就是一個(gè)完整的世界。
如果將一個(gè)原子放大10億倍,一個(gè)宇宙的框架將會(huì)出現(xiàn)在我們眼前。
我們以為很小的原子,其實(shí)也是一個(gè)宇宙。
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一個(gè)原子,其實(shí)就是一個(gè)世界。
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8
再小也可以改變世界
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這個(gè)世界確實(shí)很大,我們至今都不知道宇宙的真正面目是什么。
很多東西都很小,小到我們無(wú)法用肉眼觀察,小到我們會(huì)忽視它們的存在。
但實(shí)際上,這些“小”的東西,也很重要。
如果沒(méi)有這些很“小”的存在,就構(gòu)不成我們所在的大千世界。
每一個(gè)“小”的東西都有它存在的意義,再“小”也可以改變世界。
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你可以很“小”,也可以很“大”,這取決于你自己怎么看自己。
你可能只是一個(gè)小孩,但也可以改變這個(gè)世界。
你可能只提出一個(gè)小問(wèn)題,就點(diǎn)燃了文明之火。
你開(kāi)的可能只是一個(gè)“小會(huì)”,但激起的是科學(xué)大興趣。
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而騰訊正在做一件“既小又大”的事情——騰訊青少年科學(xué)小會(huì)。
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騰訊青少年科學(xué)小會(huì)是由騰訊公司主辦、清華大學(xué)合辦的青少年年度科普活動(dòng)。
自2019年1月首屆小會(huì)舉行以來(lái),騰訊已聯(lián)合Science連續(xù)發(fā)布兩份年度《青少年科學(xué)看點(diǎn)榜單》,并邀請(qǐng)物理學(xué)家霍金之女Lucy Hawking等全球頂尖科學(xué)家、科普學(xué)者登臺(tái)演講,解讀榜單中前沿科學(xué)領(lǐng)域的奧秘。
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今年的榜單包含了40個(gè)科學(xué)大突破,分為數(shù)學(xué)物理、天文地學(xué)、生命科學(xué)、化學(xué)四大領(lǐng)域,兼具專業(yè)性與趣味性。有“嫦娥五號(hào)挖土”、“九章實(shí)現(xiàn)量子優(yōu)越”這樣的科學(xué)大事件,也有“細(xì)菌竟然以金屬為食”、“機(jī)器人研究員崛起”這樣的有趣科學(xué)發(fā)現(xiàn)入圍。
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青少年們可通過(guò)騰訊青少年科學(xué)小會(huì)官方微信或官方網(wǎng)站、騰訊QQ·看點(diǎn)科普頻道、QQ瀏覽器科學(xué)頻道、騰訊企鵝輔導(dǎo)等平臺(tái),給心儀的科學(xué)大發(fā)現(xiàn)投票。
票選結(jié)束后,《科學(xué)》期刊的編輯會(huì)進(jìn)一步遴選最終榜單,榜單將在明年5月的第三屆科學(xué)小會(huì)上正式發(fā)布。
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參與票選且回答優(yōu)秀的科學(xué)少年,你們的名字將有機(jī)會(huì)登上騰訊和Science聯(lián)手定制的《青少年科學(xué)看點(diǎn)榜單》封面。
幸運(yùn)的科學(xué)少年們還可能有機(jī)會(huì)來(lái)到小會(huì)現(xiàn)場(chǎng),并與科學(xué)家面對(duì)面提問(wèn)交流。
榜單內(nèi)容將印刷成冊(cè),送到無(wú)法來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)的山區(qū)孩子手中,共享這份對(duì)科學(xué)突破的欣喜與好奇。
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不要因?yàn)椤懊煨 倍员埃灰袆?dòng)起來(lái),其實(shí)再小也能改變世界。
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9
“小”也可以仰望星空
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在宇宙眼中,銀河系不過(guò)是滄海一粟;
從銀河系來(lái)看,太陽(yáng)系細(xì)微得像一只螞蟻;
站在太陽(yáng)系上,地球不過(guò)是一個(gè)暗淡藍(lán)點(diǎn);
從地球的歷史出發(fā),古巴比倫文明只是一個(gè)過(guò)客;
站在一個(gè)文明的高度,人類終將一個(gè)個(gè)被時(shí)間的車輪碾過(guò);
在人類肉眼所及的地方,原子像是藏起來(lái)的虛無(wú)縹緲之物。
但我們無(wú)須“哀吾生之須臾”,也不用“羨長(zhǎng)江之無(wú)窮”,因?yàn)?strong>“小”也是整個(gè)世界。
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芥粒之中藏有大千世界,
夸克里面含有微觀海洋。
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世界很“小”,但世界也很大。
我們無(wú)須對(duì)“大”的世界過(guò)于執(zhí)著,
“小”的世界也值得我們?nèi)ネ诰?/strong>。
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一滴水可以照出整個(gè)太陽(yáng),
一粒種子可以長(zhǎng)成參天大樹(shù),
一個(gè)科學(xué)點(diǎn)子可能照亮人類未來(lái),
一個(gè)孩子可能在未來(lái)改變世界。
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在這個(gè)“利益至上”的年代,世界已經(jīng)沒(méi)有多少人會(huì)停下來(lái)仰望一下星空,這成了一件極其奢侈的事情,但很多人卻渾然不知。
在這個(gè)“全民娛樂(lè)、欲望先行”的年代,我們需要更多的“小會(huì)”,來(lái)讓孩子們學(xué)會(huì)仰望星空。
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世界到底有多小,我們不知道。
但個(gè)人可以有多大,我們可以猜想。
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