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理解宇宙的时空尺度:从宏观世界到微观世界
发布时间:2017-12-24   阅读次数:663   作者:闲云野鹤   来源:闲云野鹤的博客

 

 

理解宇宙的时空尺度:从宏观世界到微观世界

 

 

按照大爆炸理论,我们这个宇宙大概有138亿年的历史,

这意味着宇宙的尺度为138亿光年 大约= 10 ^24 米 ! (可观测宇宙半径=460亿光年)

根据量子力学,宇宙的最小长度单位为 普朗克长度 =10^-35 米

1普朗克长度单位=(Gh/c^3)^0.5=1.62x10^-35 米
普朗克长度-—普朗克质量的微黑洞的尺度。我们无法分辨小于普朗克长度的距离内的事件。 

1普朗克时间单位 =(Gh/c^5)^0.5=5.39x10^-44 秒
普朗克时间-—可观测事件发生的最小过程时间。快于普朗克时间的过程是不可观测的。

1普朗克质量单位=(hc/G)^0.5 =2.18x10^-8 千克
普朗克质量: 如果一个光子的能量大于等于普朗克质量,它将塌缩成为一个微黑洞。即:普朗克质量是基态点粒子的质量上限。

1普朗克温度单位=((hc^5/G)^0.5)/k=1.42x10^32 开
普朗克温度——普朗克质量的微黑洞的表面温度。

1普朗克电荷单位=((10^7xh/(4Pic))^0.5)/e=3.30 电子电量    
 
现有物理学理论:
不能预言任何尺度小于普朗克长度的事件,
不能解释任何快于普朗克时间的过程,
不能处理任何质量大于普朗克质量的点粒子,
不能研究任何温度高于普朗克温度的体系。

 

 

 

 

 

宏观世界:

460亿光年: 宇宙微波背景辐射 (可观测宇宙的半径)

315亿光年:观测到的最远的星体 (年龄:4.8亿年)

129亿光年:观测到的最远的类星体

我们来看看10亿光年的尺度。(1光年 = 9.46万亿公里)

这个时候我们看到的世界大概是这个样子的:那些白点是什么?

10亿光年.jpg 河外星系

继续,1亿光年,那些白点究竟是什么? 

1亿光年.jpg 

1000万光年.jpg 

100万光年 我们的 银河系

10万光年.jpg

1万亿公里 太阳

1千亿公里 太阳系 可见

100亿公里.jpg

10亿公里  木星轨道

1亿公里.jpg 太阳系内 地球轨道
10万公里 地球

1万公里 地球

1000 公里 美国 密执安

100公里 高处 俯瞰 芝加哥

10 公里 高处

10 厘米 

微观世界:

1毫米  【显微镜 下 】

100 微米

10 微米

 1 微米 分子, 细胞

100 纳米

 10 纳米, DNA 双螺旋体结构

 1 纳米, 基因片段, 基因密码

 1 皮米,  原子 

碳原子 

1 飞米 (10E-15) , 质子结构 

 最后,微观的尽头,谁知道是什么? 

 

                            表示数量的数词

 在公元190年前后(约东汉时期)在一本名为《数术记遗》的典籍当中,便相当完整地记载了中国表示数量的数词。这些数词计有一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、百、千、万、亿、兆、京、垓、杼、穰、沟、涧、正、载。而中国数词表示法当中最大的“极”,在这本书当中并没有记载,不过却常用在表示无限大的概念。 
   随后则因佛教的传入,与天竺的交流兴盛,所以便又加入了自印度的几个数词:恒河沙、阿僧袛、那由它、不可思议和无量,再次地扩增了中国的数词单位。这几个从印度传过来的数词,我们现在可以在佛教的经典上面看到,例如在《无量寿经》中,它们是用在度量时间的长度。 
   在进入了唐朝时期,因为与日本交流频繁,透过日本的遣唐使,这些数词也就传到了日本。这些数词到了日本之后,又添进了一个新的成员:大数。它原本是与小数相对应的,后来才被引申为一个新的数词。 

  在英文中,有一个词,叫googol,著名搜索网站google就是从这个变化而来。googol 代表10的100次方。关于googol的来历,也才是上世纪30年代的事。当年美国数学家爱德华·卡斯纳想发明一个单词来表示“10的100次方”这样一个庞大的数字,于是就征询9岁的小侄子米尔顿的意见。小米尔顿认真地思索了几分钟,脑子里冒出了一个词——googol,叔侄两人击节叫好。在爱德华的大力推动下,googol逐渐被大众接受,成为固定的数学词汇。中文为古歌。 搜索网站google的起名就是因为这个数量单位,当时他们声称在google里面的信息量会达到1个古歌 。 
   从以上的简短沿革中我们发现,其实中文里表示数量的数词相当丰富。既然在中文里还有著这麽多个数词等著备用,那它们代表的实际数量到底是多少呢?下列就是它们代表的数量: 

 万:代表的是10的四次方。 
 亿:代表的是10的八次方。 
 兆:代表的是10的十二次方。
 京:代表的是10的十六次方。 
 垓:代表的是10的二十次方。 
 杼:代表的是10的二十四次方。
 穰:代表的是10的二十八次方。
 沟:代表的是10的三十二次方。
 涧:代表的是10的三十六次方。 
 正:代表的是10的四十次方。 
 载:代表的是10的四十四次方。 
 极:代表的是10的四十八次方。 
 恒河沙:代表的是10的五十二次方。 
 阿僧袛:代表的是10的五十六次方。 
 那由它:代表的是10的六十次方。 
 不可思议:代表的是10的六十四次方。 
 无量:代表的是10的六十八次方。 
 大数:代表的是10的七十二次方。 

 古歌:10的100次方
 古歌布莱克斯:10的一个古歌次方, [10^(10^100)]


小数单位:

分、厘、毛、糸、忽、微、纤、沙、尘、埃、渺、漠、模糊、逡巡、须臾、

瞬息、弹指、刹那、六德、虚空、清净、阿赖耶、阿摩罗、涅槃寂静

  

单位

数值

10-1

10-2

10-3

10-4

10-5

10-6

10-7

10-8

10-9

10-10

10-11

10-12

模糊

10-13

逡巡

10-14

须臾

10-15

瞬息

10-16

弹指

10-17

刹那

10-18

六德

10-19

虚空

10-20

清静

10-21

 

时间单位: 

千年
世纪
一甲子
年代

季度

旬≈10日
星期

小时
刻=15分钟
字=5分钟(闽南广东地区用法)


毫秒 (ms)
微秒 (μs)
纳秒 (ns, 10E-9 s)
皮秒 (ps, 10E-12 s)
飞秒 (fs, 10E-15 s)

原子秒 (atto second, as = 10E-18 s)

普朗克时间 (10^?43 秒) 

普朗克时间是时间的自然单位:10^?43秒。得名自马克斯·普朗克,它被认为是最小的可能时间间隔。普朗克时间相当于一颗光子以光速行进过普朗克长度的距离所花的时间,因此被认为是“时间量子”。 

对比时间的单位

1 原子秒 (阿秒 atto second) : 10^-18 秒

 – the time it takes for light to travel the length of three hydrogen atoms.

80 原子秒 – 最快的激光脉冲 (80 as)
100 原子秒 – 目前可以测量的最短时间 (100 as)


 飞秒(fs):10^-15 秒
 皮秒(ps):10^-12 秒 

 纳秒(ns):10^-9 秒
1纳秒-- 1 GHz的CPU的时钟周期,该周期的无线电波波长0.3米。
3.3纳秒 -- 光传播一米所使用的时间。
10纳秒 -- 该周期的无线电波波长3米。(VHF、FM波段)
12纳秒 -- K介子的半衰期。
100纳秒 -- 短波周期。
 
 微秒(μs):10^-6 秒
1微秒 -- 商业高速频闪观测器的闪动时间。
22.7微秒 -- CD音乐的采样间隔(44.1KHz)
33微秒 -- 人能够听到的最高频率的声音的周期(20KHz)。
125微秒 -- 电话声音的采样间隔。(8KHz) 

 毫秒(ms):10^-3 秒
2.4毫秒 -- Uub元素的半衰期。
3毫秒 -- 家蝇 拍一下翅膀的时间。
5毫秒 -- 蜜蜂 拍一下翅膀的时间。 

3.6x10^3 秒 = 1 小时

8.6x10^4 秒 = 1 天

2.6x10^6 秒 = 1 月

3.1x10^7 秒 = 1 年

3.1x10^9 秒 = 100 年 (人的一生)

3 x10^11 秒 = 1万年 (地球人类文明史)

 10^13 秒:相当于32万年 (北京猿人时代: 20-70万年前)

34万年 - 元素锔-248的半衰期
约60万年前 - 人类语言发音成型
约70万年前 - 地球磁场对上一次顺逆转
100万年 - 蓝超巨星的生命周期
150万年 - 地球的第三纪终结,第四纪开始的纪元距今时间
153万年 - 元素锆-93的半衰期
260万年 - 元素锝-97的半衰期 

 10^14 秒:相当于320万年

374万年 - 元素锰-53的半衰期
400万年 - 物种的估计生命周期
400万年 - 最后一个冰河时期开始的距今时间
420万年 - 元素锝-98的半衰期
500万年 - 中新世终结,上新世开始的纪元距今时间
650万年 - 元素钯-107的半衰期
1560万年 - 元素锔-247的半衰期
2000万年 - 原始草在地球出现的距今时间
2342万年 - 元素铀-236的半衰期
2400万年 - 渐新世终结,中新世开始的纪元距今时间 

10^15 秒(Ps):相当于3200万年

3,470万年 - 元素铌-92的半衰期
3,600万年 - 始新世终结,渐新世开始的纪元距今时间
4,000万年 - 预计在未来,大洋洲大陆撞及亚洲大陆的所需时间
6,500万年 - 地球对上一次出现生物大灭绝的距今时间
1.35亿年 - 侏罗纪终结,白垩纪开始的距今时间
1.95亿年 - 三叠纪终结,侏罗纪开始的距今时间
2.25亿年 - 二叠纪终结,三叠纪开始的距今时间
2.26亿年 - 太阳系绕银河系中心公转一周的所需时间
2.80亿年 - 石炭纪终结,二叠纪开始的距今时间 

10^16 秒:相当于3.2亿年

3.40亿年 - 泥盆纪终结,石炭纪开始的距今时间
4.00亿年 - 志留纪终结,泥盆纪开始的距今时间
4.20亿年 - 首只动物呼吸空气的距今时间
4.35亿年 - 奥陶纪终结,志留纪开始的距今时间
5.00亿年 - 寒武纪终结,奥陶纪开始的距今时间
5.40亿年 - 前寒武纪终结,寒武纪开始的距今时间
5.80亿年 - 雪球地球冰河时代终结的距今时间
6.00亿年 - 第一代多细胞生命出现的距今时间
7.038亿年 - 元素铀-235的半衰期
7.50亿年 - 雪球地球冰河时代开始的距今时间
12.77亿年 - 元素钾-40的半衰期
23.00亿年 - 首个已知冰河时代的距今时间 

 10^17 秒:相当于32 亿年

35 亿年 - 原核生物出现的距今时间
37-39 亿年 - 月球表面雨海的年龄
44.68 亿年 - 元素铀-238的半衰期
45 亿年 - 地球的年龄
100 亿年 - 类似太阳主序星(G2型)的平均寿命
138 亿年 - 根据大爆炸理论,宇宙的估计年龄

  10^18 秒(Es):相当于320 亿年

1,000亿年 - 宇宙的寿命 (假设宇宙是封闭的)

 10^19 秒相当于3,200 亿年的时间

10^20秒 相当于3.2 兆年的时间

3.3 兆年=33000 亿年—— 印度教的神,布拉马普得拉鸡的寿命
7700 兆年 =0.77 京年 - 元素镉-113的半衰期

10^24秒 相当于32000 兆年=3.2 京年 的时间

14 京年 - 元素钒-50的半衰期
>18 京年 - 元素铬-50的半衰期

10^26秒 相当于320 京年 的时间
>60 京年 - 元素钙-48的半衰期
190±20 京年 - 元素铋发生阿尔法衰变的半衰期

 

佛教梵典《僧只律》这本书中记载着:

一刹那者为一念,二十念为一瞬,二十瞬为一弹指,二十弹指为一罗预,

二十罗预为一须臾,一日一夜有三十须臾。

根据这段文字所推算出的具体时间:

一昼夜=30须臾=600罗预=12000弹指=240000瞬间=4800000刹那

因为一昼夜=86400秒,因此把每个单位换算成秒数,可以得到:

一“须臾”=2880秒(48分钟)
一“罗预”=144秒(2.4分钟)
一“弹指”=7.2秒
一“瞬间”=0.36秒
一“刹那”=一“念”之间=0.018秒  

长度单位: 

可观测宇宙尺度(半径) = 460 亿光年 

静态宇宙尺度 (半径)= 138 亿光年 = 1370 万亿亿公里 = 128 尧米!

光年 = 9.3x10^15 m = 10 万亿公里
光时 = 10^12 m = 1 太米 = 10 亿公里

太阳与地球的平均距离是1.5 亿公里 (光线要走8分钟)

光秒 =3x10^8 m 

尧米、佑米(Ym)=10E24 m
泽米、皆米(Zm)=10E21 m
艾米(Em)=10E18 m
拍米(Pm)=10^15 m
垓米、太米、兆米(Tm)=10^12 m

京米、吉米(Gm)=10^9 m
兆米、百万米(Mm)
千米、公里(km)
百米、公引(hm)
十米、公丈(dam) 

分米、公寸(dm)
厘米、釐米、公分(cm)
毫米、公釐、公厘(mm)
微米(μm)=10E-6 m
纳米、奈米(nm)=10E-9 m
皮米、微微米(pm)=10E-12 m
飞米、费米(fm)=10E-15 m
阿米(am)=10E-18 m

目前可以测量的最小距离:10E-20 m = 10 仄米

仄米、介米(zm)=10E-21 m
幺米、攸米(ym)=10E-24 m

 

 

 


 

(编辑:紫薇文化人)

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