地球有多重宇宙有多重银河系的质量相当于8900亿个太阳

作者:小菜 更新时间:2025-04-25 点击数:
简介:地球有多重?宇宙有多重?银河系的质量相当于8900亿个太阳

【菜科解读】

地球有多重宇宙有多重银河系的质量相当于8900亿个太阳

想知道宇宙有多重吗?显然,我们不可能找到一个足够大的称。

问题的答案,也许阿基米德早已给过我们提示:给我一个支点,我就能撬起地球。

人类很难想象宇宙尺度的概念

当然,用杠杆原理就想称出宇宙的重量的可能性也仅仅存在于理论中。

其实百科全书上已经记录了科学家测量的一些数字:太阳系中的八颗行星每颗的质量是1024至1027千克,而太阳达到了1030千克。

我们的星系质量约为1042千克,整个可见宇宙的质量达到了1053千克左右。

人类很难想象如此巨大的质量是什么概念。

然而,物理学家和天文学家却一直锲而不舍地继续完善这一看似无法衡量和绝对不可想象的测量。

2019年底,一组研究人员公布了对银河系质量的一份新估算报告,报告估算了包括暗物质在内的银河系的总质量。

银河系的质量相当于8900亿个太阳

该报告显示,我们的银河系的质量相当于8900亿个太阳(其中大多数是暗物质,只有600亿的太阳质量来自于我们能看到的所有恒星和气体),最大或为1000亿个太阳。

这些数字可能看起来难以理解,但都可以追溯到一种质量引起的相互作用力上。

但首先,我们需要弄清重量和质量的区别:质量和重量的本质上是两个不同的物理量,但它们又有密切的联系,它们是通过牛顿第二定律公式F=ma建立起来的。

根据官方定义,重量描述了对物体作用的引力,它会因为引力场的变化而发生改变,但是质量并非如此,质量不会因为引力场的改变而发生改变,质量是恒定不变的。

那你可能会继续问,既然重力是因为引力,那质量是由什么引起的呢?如果我们把物质不断地进行切分,切到不可再分的粒子,那么物质的质量应该就是这些粒子质量的集合。

爱因斯坦的质能方程

然而,当我们真的去这么做的时候才发现,这些质量只占了宇宙整体质量的不到1%。

那99%的质量是从何而来呢?进一步研究的过程中,我们就需要了解一下爱因斯坦狭义相对论的质能方程部分,E=mc2。

这个方程其实就告诉我们一个事:质能等价。

也就是说,质量和能量其实是同一个东西的两个物理量。

所以一定的质量对应一定的能量,通过E=mc2可以进行换算。

而物质99%的质量,来自于束缚夸克的强力所释放出的能量对应的质量。

研究人员真正追求的是质量这种恒量,然而,通过天文观测称量一个物体的质量,最终还要归结为测量物体与其他星球之间的引力。

01地球有多重?

天文学家面对的第一个难题就是如何去对我们脚下的地球进行测量。

早期的尝试是通过猜测地球的大小和密度,从而计算其质量。

到17世纪,对地球直径及其体积的估计已经相当靠谱了,但是没有人能够确定密度——无论这个星球是由水还是岩石构成。

然而后面的科学研究证明,大家都错了,因为这个星球实际上主要由金属组成。

卡文迪什和金属球实验

为了计算出地球的密度,英国科学家亨利·卡文迪什(Henry Cavendish)在1798年测量了地球的整体重力。

艾萨克·牛顿(Isaac Newton)在17世纪曾证明,所有物体都对其他物体有引力,而那些质量更大的物体的引力更大。

卡文迪什将小金属球用线吊起来,在附近放置较重的球体,观察线的扭曲,以确定引力的强度。

随后通过比较测量出的引力强度和地球对小球的引力,他利用牛顿方程计算出地球的密度大约为水密度的5.42倍。

根据现代物理学,他和精确数字的误差只有0.7%。

02太阳和其他行星有多重?

质量的定义与两个物体相互引力的强度有关。

因此,一旦牛顿和卡文迪什计算出了地球上重力的强度,从而得出了地球的质量,科学家们就拥有了对宇宙其他天体称重所需的工具。

通过公转周期可以计算出太阳系其他天体的质量

太阳对地球产生的引力使地球每365天绕太阳一周,因此就能计算出太阳的质量。

同样,通过把太阳视为和其他太阳系行星匹配的天体,研究人员可以根据行星的公转周期计算其质量。

同样也可以通过这种方法得出月球的质量。

但对小行星质量的估计仍然是基于对密度和体积的合理猜测。

03银河系有多重?

正如可以通过观察地球围绕太阳运行的速度来推断地球的质量一样,研究人员也能通过星系的旋转和运行计算出星系的质量。

正是通过这些计算,科学家在20世纪70年代首次证明了暗物质的存在。

希瑟·戈斯(Heather Goss)在Air and Space杂志中解释道,在我们的太阳系中,水星的运动速度比海王星快近九倍,因为它离太阳系绝大多数质量的来源更近。

研究人员预计,类似的模式应该出现在其他星系中,即在星系中的远轨道的恒星运行速度比近轨道的恒星要慢。

宇宙中还有很多我们无法观测的暗物质

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这种关系在大多数星系中都成立,但科学家们也发现了一些例外。

当距离超过一定限度时,天文学家发现螺旋星系边缘的恒星以惊人的相似速度运动着。

科学家们追踪了恒星在螺旋星系边缘的运动,并确定每个星系中必须有多少物质才能让这些恒星在它们的轨道上运行。

然后将在每个星系中的所有已知的正常物质(气体、尘埃和恒星)加起来,发现还远远达不到要求。

这意味着,还有第二种无形的质量来源也在拉扯它们。

但不管怎样,天文学家通过对恒星和星系的类比分析来衡量我们的星系质量。

最近的研究利用了数据库中近3000个被追踪的天体,如围绕银河系中心的恒星,星团和气体云,计算出星系的质量。

04宇宙到底有多重?

在宇宙的尺度,你很难找到一对旋转的参照物,因此并不能通过上述的方法进行计算。

宇宙的绝对大小是未知的,并且宇宙是在不断膨胀中,所以它的质量同样是不得而知的。

但是,根据美国天文学家埃德温·哈勃的发现,距离地球较远的星系都在远离地球,离得越远,远离的速度就越快(注:在物理学和天文学领域,指物体的电磁辐射由于某种原因波长增加的现象,在可见光波段,表现为光谱的谱线朝红端移动了一段距离,即波长变长、频率降低。

20世纪初,哈勃发现,观测到的绝大多数星系的光谱线存在红移现象。

这是由于宇宙空间在膨胀,使天体发出的光波被拉长,谱线因此变红,这称为宇宙学红移,并由此得到哈勃定律),所以天文学家可以根据光在大爆炸和今天之间传播距离的对比,计算出可观测宇宙的体积的直径为930亿光年。

WMAP测量的明暗区域

但是,我们不太可能去通过计算宇宙中所有天体的密度来测量宇宙的平均密度。

这次,科学家们使用了威尔金森微波各向异性探测器卫星(WMAP),测量了2001年至2010年宇宙中最早的光中的暖点和冷点。

通过测量宇宙微波背景辐射图谱中显示为明亮和暗淡的区域,可以推测出宇宙的密度。

因为物质对光施加引力,使其轨迹弯曲。

当微波背景光子向我们传播时,它们的路径被宇宙中的物质弯曲了。

宇宙中物质越多,光路弯曲的越多,天空中出现的振荡区域就越大。

通过使用上述的方法,科学家计算出了宇宙的年龄和组成,包括它的总体密度:大约为每立方米六个质子。

这个数字代表了宇宙的能量密度(因为物质和能量可以用爱因斯坦著名的质能方程来转换),所以它包括可见物质、暗物质和驱动宇宙膨胀的未知暗能量。

根据这个指标,宇宙中可见物质约占5%,暗物质约占27%,暗能量约占68%。

宇宙中的物质分布

现在,科学家就可以同卡文迪什在1798年所做的那样,通过对体积和密度的估计,估计宇宙的整体质量大约是:

100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000千克。

如果你有耐心,请数一数这一共有多少个0,并在评论区告诉我们宇宙到底有多重吧!

来自野生卷尾猴母亲的富有同情心的残疾婴儿护理

来自野生卷尾猴母亲的富有同情心的残疾婴儿护理Credit: Primates (2023). DOI: 10.1007/s10329-023-01052-1(神秘的地球uux.cn)据美国物理学家组织网(by Justin Jackson , Phys.org):在巴西雨林的树冠高处,一只新生的野生长胡子卷尾猴不稳定地依附在母亲的背上,它的左腿失去了功能,正在战胜困难。

对残疾幼猴和它母亲的观察让研究人员对树栖环境下的护理有了罕见的一瞥。

根据研究人员记录的观察结果,婴儿的腿没有外部损伤迹象,但表现为膝盖脱臼,原因不明。

由于不能用左脚抓握,婴儿在母亲的背上走动时常常站立不稳。

据观察,这位母亲经常停下来,重新定位这只估计不到一个月大的小卷尾猴,比另一位有着相似年龄婴儿的母亲更频繁地调整它。

每当母亲用石头砸开包裹的水果时,这种不稳定性也会发生。

在这些情况下,人们看到母亲抬起她的尾巴,这对卷尾猴来说是一种不寻常的行为,因为将尾巴压向地面通常是为了增加杠杆作用。

研究人员认为,抬起尾巴可能是为了防止婴儿在突然动作中掉下来。

当母乳喂养时,婴儿在需要时接受额外的复位支持,尽管有时可以看到它在没有帮助的情况下进行哺乳。

多次观察到一名成年男子背着婴儿,有时靠近母亲休息,有时在母亲不在视线范围内时背着婴儿。

有人看到,当小婴儿难以支撑时,他在调整婴儿的背部位置。

在这项研究中,研究人员指出,虽然受伤护理的进化起源尚不清楚,但记录各种非人类灵长类动物的观察结果可以提供见解。

他们认为,将残疾婴儿抱到树上的困难可能有助于解释新世界猴子护理报告的缺乏。

此外,他们还考虑了在地面上生活和增加两足动物的数量可能对更多陆生灵长类动物护理行为的进化产生了积极的影响。

这些观察是由新热带灵长类动物研究小组(NeoPReGo)的研究人员做出的,这是一个由野外生物学家创建的非营利性非政府组织,旨在支持巴西的长期灵长类动物研究。

他们在《灵长类动物》杂志上发表了他们的论文“一只残疾野生卷尾猴婴儿的生与死”。

不幸的结局不幸的是,年幼的卷尾猴没能活过八周。

研究人员没有观察环境,而是继续监控母亲的行为。

他们注意到当她带着尸体穿过树冠时,她的行为有了明显的变化。

有时她“用一只手把它紧紧地贴在身上”,有时,”...抓住尾巴或另一个附肢,让身体随着她移动而摇摆。

”尽管有腐烂的味道,她还是继续给她的孩子梳洗。

她以前允许群体成员接近婴儿并与之互动,但现在她回避接触,特别是当其他成员试图触摸或梳理尸体时,最终远离群体。

根据论文中引用的“无意识”假设,灵长类动物母亲死后所做的努力被认为是一种进化的护理措施,以防止在暂时无意识或无反应的情况下被遗弃。

在这种情况下,一只手拿着近16%体重的母亲在一公里以上的树林中穿行,以较低的能力觅食,这可能是遵循许多灵长类动物的疾病护理生存策略。

最终,扩展的努力克服了母亲的身体能力,或者只是达到了一个不可避免的意识点——她在树间跳跃时松手,让无生命的身体自由降落到下面的地面。

人类祖先来自外星球 外星人曾拜访地球

近日,美国媒体放出一个重磅炸弹:经过和多位科学家们的共同研究,发现猿类并非人类真正唯一的祖先,人类是地球猿类和地外生命共同繁殖产生。

达尔文在着名的《物种进化论》提出这样一个论点:一切物种都是在进化中求生存,人是由猴子进化而来的。

那么,为什么猴子并没有都变成人或与人接近?为什么世界上的人种分成了3种截然不同的外观肤色呢?从体质人类学来看,白人与黑人很相似,而黄种人与他们不同。

从这个角度来考虑,黄种人与白人或黑人的分化从很古远的时代就开始了。

据英国生物学家赫胥的发现表明,人与高级猿类之间有一个缺环,就是说,从高级猿向人过渡中缺少有力的证据。

近代日本人类学家认为,在猿与人之间应该有一种"类猿人"的过渡阶段。

人类是地球猿类和地外生命共同繁殖产生在6400万年前,曾在地球上大量繁殖、横行一时的恐龙突然灭绝,可据考证,在同一时期的猿类却没有消失。

这就令人产生一个疑问:是谁对恐龙斩尽杀绝,而对猿类则手下留情呢?答案似乎只有一个:有"人"要这么做。

可这个"人"是谁呢?为什么要这样做?恐龙突然灭绝有人认为,当年有一批外星人来地球考察,不幸的是,他们的宇航器损坏了,而无法再离开地球,他们便将能威胁他们生命的恐龙逐一杀掉,然后在多种动物身上作人工授精试验,并对这些动物产下的后代进行观察、对比,直至选留出几种他们较为满意的后代再进行优化。

黑种人是外星人与黑猩猩产生的后代;黄种人是外星人与猴子产生的后代;白种人是与一种高大白巨猿产生的后代。

"外星说"即"人类的始祖来自外星球",是一位来自北大西洋公约组织的科学家马莱斯提出的新见解。

他认为,大约在几亿年前,一批有着高度智慧和科技知识的外星人来到了地球。

他们没携带充足设施来应付地球的地心吸引力,一时间无法走脱,所以便改变初衷,试图制造一种新的人种。

这种新人种是由外星人跟地球猿人的结合而产生的。

当时地球十分原始,最高等的生物只是猿人,也未发现火种。

外星人选择具有高智力和精力充沛的雌性猿人作为对象,设法使她们受孕,结果便产生了今天的人类。

马莱斯提出了证明,他对最近在圣地亚哥发现的一个5万年前的头骨的研究结果表明,他的智慧远远高于今天的人类,从而推断,他就是当时来到地球的外星人之一。

马莱斯认为目前惟一的问题是:找到他们来自哪个星球。

他指出,安第斯山脉的巨型图案,有可能是外船降落地球的基地。

很多证据都清晰表明现代人只是由外星高级生命和地球的猿类相结合而生马莱斯斩钉截铁地说,很多证据都清晰表明现代人只是由外星高级生命和地球的猿类相结合而生的。

无独有偶,中国特异功能大师张维禅先生也提出高级生命和地球上母猿相合生人的说法。

这里联系神话中的"处女生殖"现象进行探讨。

在各民族早期的英雄神话中,英雄或者圣人常常表现为处女所生,这是一个比较普遍的现象。

就中国古代神话来看,这方面的材料也不少。

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