几百年来,人类科学发展不断地向大和小两极穷进,由此对这个世界了解得越来越深入。但了解得越多,越令人恐惧,如此偌大空旷的宇宙,地球之外竟没有找到一个人类知音!甚至没有找到一个最微小的生命,哪怕是菌类!

由此,人类文明真的是宇宙中的唯一文明吗?这个天大的问号就像一块巨大的乌云,笼罩在人类头顶,挥之不去。宇宙如果仅仅因为有了人类,才具有了存在的意义,那人类简直是太伟大了。然而,人类在宇宙中又实在太过渺小,渺小的还不如一粒尘埃。

那么,我们就先来看看人类有多渺小

目前科学界主流认为宇宙已经诞生138亿年,通过暴胀和膨胀,现在可观测宇宙半径有465亿光年,一光年约为9.46万亿公里,大家自己可以算算,这个宇宙有多大?可观测宇宙之外还有不可观测宇宙,目前没有任何数据能够表示这个不可观测宇宙有多大。

宇宙中可见物质主要由恒星、行星、星云组成,恒星占据了可见物质质量的99%以上。恒星、星云等通过引力聚集在一起,形成宇宙中的岛屿~星系,每个星系都聚集了千亿乃至万亿的恒星。可观测宇宙中约有2万亿个星系以上,我们所在的银河系就是这2万亿个星系中的普通一个,包含有1000亿到4000亿颗恒星。

我们赖以生存的太阳,只是银河系中一颗普通的黄矮星,属于低质量恒星,但却控制着包括地球在内的八大行星,若干颗矮行星,数百颗卫星,不计其数的小行星和彗星,还有尘埃渣子等,组成了半径约1光年的太阳系。

别看太阳系很庞大,天体呼啦啦一大群,但唯一的恒星太阳,质量就高达约2*10^30kg,占据了整个太阳系的99.86%。其他那些呼啦啦数不清的天体和尘埃,只占据太阳系总质量的0.14%。地球质量约为6*10^24kg,只占太阳系总质量的0.0003%。

整个宇宙有多少恒星呢?如果按照每个星系平均有1000亿颗恒星计算,2万亿个星系就有恒星2*10^23颗,也就是2000万亿亿颗。现在科学发现几乎每颗恒星都有行星相伴,比如太阳系有8颗行星,距离我们最近的恒星比邻星已经发现有3颗行星,可以推定宇宙中的行星比恒星更多。如果平均一颗恒星按两颗行星计算,宇宙中就至少有4000万亿亿颗行星。

这个量有多大呢?形象比喻一下,就是比地球上的沙粒还要多很多。根据国际标准(如 ISO 14688-1),沙粒被定义为直径在0.063 毫米至 2 毫米之间的岩石或矿物颗粒。世界上许多科学组织对地球上的沙粒做了统计,夏威夷大学2003年做过一个区域累加模型,通过对沙漠、海滩和近海沙量的建模统计,得出全球沙粒总数约为7.5*10^18粒,就是约750亿亿粒。

由此可以看出,宇宙中恒星与行星数量分别是地球上的沙粒总量约2.7万倍。

再形象比喻一下:恒星的体积和质量都比行星大出上万乃至百万倍,比如太阳质量是地球的33万倍,体积是地球的130万倍,地球在太阳面前,就如一粒芝麻与一个篮球。因此,如果将宇宙中的恒星比作地球上一粒沙子,那么诸如地球这样的行星就只能是一粒漂浮在阳光中的灰尘。

而在这粒灰尘上,却生存着80多亿人口,还有无数的从微生物到蝼蚁再到大象的芸芸众生。

地球就像一粒灰尘的实体感觉,早在上世纪就由人类飞得最远的无人探测器~旅行者一号证实了。1990年2月14日,它在距离地球64亿公里的空间照了一张地球照片,在浩瀚的太空背景中,地球就只留下0.12个像素的暗淡蓝点,如果不是放大仔细分辨,根本就看不出来。

这是当时人类最快的飞行器飞了11年才到达的地方,只是太阳系1光年半径的约0.0007尺度,地球就基本看不到了,而太阳系只是宇宙中2000万亿亿个恒星系统中的一个。

因此,在浩瀚的宇宙中,地球实在是太渺小了,渺小得完全可以忽略不计。地球的诞生和毁灭,就像我们看到黑暗隙缝漏下的阳光中,一粒漂浮的尘埃增加与消失,对于这束阳光根本没有任何影响,何况宇宙就如地球上普照的阳光,一粒灰尘的出现与消失毫无动静。

而人类相比这粒灰尘,连一个原子也不如,实在没有任何值得骄傲和妄自尊大的。生与死对每个人或某些人群有意义或意义重大,但相对宇宙而言,实在毫无意义。也由此,许多科学家们相信,宇宙中绝不只有人类一个文明存在,只不过是没有发现而已,又或者如此巨大尺度,文明根本无法相知相遇。

说了人之小,再来看看人之大。

人类虽小,但相比如今已发现的微观世界,却又是一个庞然大物,这个大又有多大呢?

人体由五脏六腑肌肉骨骼皮肤毛发等组成。所谓五脏六腑只是中国古代流传下来的传说,是传统医学的认知,与实际并不切合。建立在解剖学、细胞学、基因学上的现代医学才越来越精准的描绘出人体结构。

现代科学显示,人体由八大功能系统约70余个器官组成。其中核心器官有约30余个,主要有呼吸系统的肺、气管、鼻、咽、喉等;循环系统的心脏、血管系统等;消化系统的口腔、食道、胃肠、肝脏、胆、胰等;泌尿系统的肾、输尿管、膀胱、尿道等;神经系统的大脑、小脑、脑干、脊髓、周围神经等;内分泌系统的甲状腺、肾上腺、胰腺、垂体、性腺等;生殖系统的男女内外性器官、生殖器官等;运动系统的骨骼、骨骼肌、骨关节等等。

从总体上说,人体由头颅、四肢、躯干组成。人的躯体外有皮肤包裹,一个成年人皮肤有2平方米左右;内有骨骼支撑,全身有骨骼206块,骨骼肌600多块,各种关节包括微小关节可达360~400个。

这些组成人体的“零件”是宏观的,人眼不借助显微镜就能够看到的。而组成这些“零件”的物质则是机体的“砖瓦”~细胞。任何有机体都是由细胞组成,人体也是这样。细胞是有生命的活物,种类繁多。人体细胞有200余种,40万亿个之多,主要分为八大类,有上皮细胞、肌肉细胞、神经细胞、血细胞、结缔组织细胞、生殖细胞、内分泌细胞、干细胞等等。

人体细胞有大有小,最大的是女性卵细胞,可达200μm(微米);一般典型细胞在10~30μm之间,如肝细胞有20~30μm、大脑皮层神经元有10~20μm等;最小的细胞只有5~8μm,如精子细胞5μ米,红细胞7~8μm。

细胞虽小,却内涵丰富复杂,由生命必须的物质组成,还含有让生物保持特性并传宗接代的基因,其主要结构由细胞膜、细胞质(含细胞器)、细胞核三大核心部分组成。

细胞膜由磷脂双分子层、蛋白质、糖类组成,起着屏障、物质交换、信息交流作用;细胞质内容复杂丰富,由水、无机盐 、 酶、营养物质、代谢中间产物、线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、溶酶体、细胞骨架等组成,起着代谢、营养储存、制造能量、蛋白质合成、分拣转移投递能量营养等功能;细胞核则由核膜、核仁、染色质与染色体组成,遗传信息DNA有46条染色体,包含30亿个碱基。

典型细胞虽然只有10~30μm,但如果将细胞里的DNA打开拉长,却有2~3米,如果将40万亿个细胞里的DNA都打开拉长接起来,就有1000亿公里之长!这是一个什么概念?

这么说吧,人类飞行最远的无人探测器旅行者一号,以每秒17公里的速度飞了48年,才飞出250亿公里,而一个人的DNA总长就是这个距离的4倍!这个长度是地球到太阳的六七百倍,可以从地球到月球绕13万圈!

但细胞对于更微观的事物又是庞然大物,比如细菌,典型细菌只有0.5~5μm。人体身上有细菌上千种,总量可达100万亿个之多,是人体细胞数量的两倍半。

细菌与人体有着不解之缘,有共生的,世世代代依靠人体而活,也有的对人体起着“辅佐”作用,比如肠道菌群对人体健康至关重要,是维持正常生理功能的必要组成部分‌。但也有许多细菌是致病甚至致命的,瞅准人体抵抗力薄弱的机会就会发起攻击。

比细菌更小的是病毒,只有纳米级,典型的病毒大小在10~100nm(纳米)之间。病毒在人体中广泛存在,总数也在百万亿级。病毒也有好有坏,坏的可以致病致死,好的也能帮助人体健康,如噬菌体就可以帮助消灭有害细菌。

细胞、细菌和病毒是组成人体的天文巨量存在,虽然已经很小了,但组成这些东西的基石则更小,而且小很多,这就是世界上组成任何物质的基石~原子。原子是保持物质性质的最小单元,由原子核和核外电子组成,核子又以质子、中子结合而成。一个原子的大小只有10^-10m,也就是约100pm(皮米、0.1nm)。

无论是病毒、细菌还是细胞,以及机体里的各种物质,都是由原子组成。组成一个病毒的原子数量需要数百万乃至数亿个;组成一个细菌的原子数量需要100亿到1万亿个;组成一个细胞的原子数量则需要1万亿到100万亿个了。

按一个成年人约有40万亿个细胞计算,平均10万亿个原子组成一个细胞的话,一个人就是由4^26个原子组成,这还不包括组成细菌病毒的原子在内,这个数量是可观测宇宙的恒星和行星数量的1000倍!更让人震惊的是,组成人体的原子年龄远远大于地球和太阳的年龄!

由此可见,一个人虽然在宇宙中,甚至在地球上都是非常渺小的,但本身却包含着比天文数量还要大的微观世界,而且这个世界比想象得老很多。

如果还要展开说,原子本身也是一个巨大而空旷的世界。原子核体积只是原子体积的千亿分之一,形象比喻,如果一个原子有一个足球场大,原子核就是足球场中央放着的一枚玻璃弹珠,电子则像飞扬在足球场周边的灰尘。

原子核又是由中子、质子组成,比中子、质子还小的是组成它们的夸克,更小的还有中微子、光子、胶子等,就不展开说了。

以上,就是人类迄今为止认识的世界。

科学家们依然在孜孜不倦的向大小两极穷尽,每剥开一个更深更远的层面,世界文明就会迈进一大步。由此,我们想到了天文望远镜和显微镜的发明改善者伽利略·伽利雷、扎卡赖亚斯·詹森父子、安东尼·范·列文虎克、罗伯特·胡克等先驱,是他们开创性的贡献,让人类对这个世界之大和之小看得越来越清楚,也由此拯救了无数人的生命。

由此,我们应该致敬和感谢一代代科学先驱们的奉献,正是现代科学的启迪开智,先驱们擎起的科学之光,照耀着人类文明一路前行。

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来源: 时空通讯