宇宙有多大?沒有人知道答案,因為人類可觀察的宇宙範圍是有限的,只有“可觀測宇宙”範圍內的空間可以被人類觀察,但是網上流傳著這樣一種說法:把一張紙摺疊103次,我們的“宇宙”就放不下了,這是真的嗎?
目前可觀測宇宙是一個半徑為460億光年的球形範圍,人類只能觀察這個範圍內的宇宙,只要人類不離開地球,不論科技如何發展,最多隻能觀察這個範圍內的宇宙。因為光速是恆定的,超過這個範圍的光還沒有抵達地球,宇宙的膨脹速度超過了光速,所以一定範圍外的光永遠無法抵達地球,所以人類在地球的可觀察宇宙的範圍會被光速限制。
只要人類無法超過光速,那麼人類的已觀測宇宙範圍會永遠小於可觀測宇宙範圍,這一切都是因為“宇宙膨脹”,自從宇宙大爆炸開始,宇宙空間就像一個氣球,在不斷的自我膨脹,這導致了宇宙中的大部分星系都在相互遠離,同時宇宙膨脹的速度還在不斷加快。
因為宇宙並不是一個靜止的恆定系統,並且人類現在也不知道可觀測宇宙之外的空間有多大,但是我們可以肯定的是,在可觀測宇宙之外的空間要比可觀測宇宙內更廣闊!
如果一張紙真的可以摺疊103次,我們的“可觀測宇宙”就裝不下了!因為一張紙摺疊102次時,厚度就達到了驚人的534億光年,摺疊103次的時候,厚度就超過了930億光年,也就是說這張這已經超過了人類可以觀察的極限,所以,才有人說一張紙摺疊103次後,宇宙就放不下了!
摺疊13次的衛生紙
一般情況下,一張普通的A4紙最多可以摺疊8次,並且依靠人類的力量很難做到,大多數人只能把A4紙摺疊六次,只有少數力氣大的人可以摺疊七次,如果你用機器試圖摺疊第九次時,就會破壞這個紙的結構。
目前人類摺疊紙張的世界紀錄是13次,製造這個記錄的紙是一個接近4公里的廁紙,為了防止廁紙破損,還提前用水給溼潤了一下,當摺疊13次時,這個紙的厚度已經高達8192層,同時這張紙很難保持這個狀態,必須有人扶著,否則自己很快就會散開。
其實摺紙問題是一次典型的“指數爆炸”,很多人說“指數是數學中的魔鬼”就是因為這個原因,指數函式的爆炸式增長會讓數字變得很大很大,甚至大到難以計算,一張紙摺疊103次後,就會超過可觀測宇宙的範圍。
如果真的存在一張可以摺疊無限次的紙,能否超過宇宙的直徑呢?因為人類現在無法確定宇宙的幾何形狀,所以沒有辦法給出確定的答案,有科學家猜測宇宙是絕對平坦的,有人認為宇宙是球形或者馬鞍形的,或許宇宙的形狀是某種超出人類認知的狀態也說不定。
現實中想要把一張紙摺疊103次,不論是從什麼角度去思考,都是一件無法完成的事情,紙張的面積越大,摺疊時就越輕鬆。從理論上來說,如果有一張更大且使用特殊材料製造的紙,可以打破摺疊13次這個世界紀錄,只不過沒有人這麼無聊罷了。
一張紙摺疊82次就超過了銀河系的半徑,但是想要把一張紙摺疊82次或者是103次絕對是一件很困難的事情,首先這張紙要儘可能地大,其次這張紙還要可以一直保持足夠的強度,而摺疊這樣一張紙需要的力更是難以想象的,我們最多可以在腦子裡想一下,現實中是無法把一張紙摺疊這麼多次的,也沒有必要。