原子有多小，银河有多大？你能描述出来吗？
原子有多小，银河有多大？你能描述出来吗？
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自从儿子学会了数数，他似乎就在不断地追求更大的数。现在能算简单加减法的他，依然兴奋于追求更大的数字，在和小伙伴追逐嬉戏的时候，他们这些孩子的嘴里时常会冒出各种数字，经常都是在抬杠比较谁的数字更大、更多，都要拿自己的数压倒别人的数，但他们充其量也就说到一千、一万，要不就干脆说：无数！他们已经懵懂地知道“无数”是个什么概念了。人的认识能力真是神秘而强大。
在和儿子聊天的时候，我也经常会灌输给他一些基本常识，比如所有物质都是由特别特别小的原子组成的，天上的星星虽然看着小，但其实巨大无比。但当孩子进一步问，原子有多小呢？银河有多大呢？我竟然无言以对。
这时，我才意识到，作为一个成年人的我，除了多知道一些概念，对这个世界的认识是多么模糊。尤其在读到《宇宙的尺度：从无穷大到无穷小》这本书后，我不禁惊叹，我对身处的这个世界的认识，“懵懂”得很、“稚嫩”得很（就像孩子能说出“无数”这个词却无法描述无数到底是什么一样）。正如理查德·费曼所说：只知道概念，相当于一无所知。
就比如，我们知道原子很小，但到底有多小呢？如果要我跟你拿身边的某种东西作类比的话，我还真无从说起；同样，银河很大，但到底是多大呢？我也很难形容；从地球到木星有多远呢？恐怕不管问谁，也无法让你有个形象的概念；还有6500万年前恐龙灭绝了，那6500万年是多久？……总之，凡是超出人类尺度范围的东西，我们一般人还真的很难理解。
因为我们太习惯于“人类的尺度”这个范围了，我们对周遭世界的感知都建立在这个基础上，于是便忽略了那些不可见的、超出人类尺度的广阔世界。
《宇宙的尺度》这本书做了一个很好的工作，它把那些超出人类直观感知的事物，与我们日常生活中熟悉的一些原型进行了形象的比较，这种对比碰撞出了非常有趣、惊奇的效果，让我们对极大尺度和极小尺度的事物有了一种直观的理解。
原子多小？
首先我们想象一只蛾子的眼睛，宽度大约是0.8毫米（800微米），我们体内的血红细胞是它的1/100，即8微米。而引起普通感冒的球状病毒宽度则是0.02微米（20纳米）。一般而言，原子的尺寸大约是零点几纳米（1米=10亿纳米）。
（左）一只蛾子的眼睛。（右下）血红细胞。（右上）木槿花刺状花粉。
如果嫌这样太抽象的话，那么我们可以把感冒病毒放大，放大到天文馆里直径27米的穹幕电影院一样大，那么单个水分子的大小就跟充气健身球差不多，单个原子的尺寸则和篮球相仿。
银河多大？
如果把地球的尺寸缩成一粒盐大小，那么太阳系（到冥王星轨道）宽度就是352米.也就是说，一粒盐放在三个半足球球场里面。如果把太阳系压缩到一枚硬币的大小，那么整个银河系的面积大约和美国西部差不多。如果银河系是一粒盐，那么可见宇宙大约相当于110层的大楼。
哈勃望远镜超深空图像，它代表的范围大约是夜空中的笔尖大小，其中估计有10000个星系。
45亿年是多久？
如果把“地球母亲”45亿年的生命压缩成50 年。这样一来，最早的简单生命迹象出现在她11岁的时候，然后直到她45 岁生日前夕，最早的有眼睛的动物（例如三叶虫和马蹄蟹）才刚刚诞生。在她49岁零几个月的时候，恐龙灭绝了。最近一周，直立人学会了用火，现代智人直到昨天才出现。文明——包括我们所有的有记录的历史、艺术和科学——在数分钟前开始萌芽。耶稣诞生的时间离现在大概只有10分钟多一点儿，现代计算机在17秒前刚刚问世。
以上这种把宇宙尺度的事物用人类熟悉的尺度作对比，以便让人很形象地理解的例子在这本书中还有很多：
1分钟内通过50 瓦白炽灯灯丝的电子数量等于尼亚加拉瀑布一个世纪流下的水滴。（第1章 数字）
金鱼是唯一能同时看到红外线和紫外线的动物。（第3章 光）
若是以合适的方法挥舞牛鞭，鞭梢的速度有可能超越声速，形成微型声爆。（第4章 声）
闪电的温度可达27760摄氏度——比太阳表面还烫——蕴含的能量介于1 亿到10亿伏特之间。（第5章热）
但这本书并非是本“冷知识”的合集。好的科普书，不但能给人以知识，还能提升你的认知。这本书就给了我两个前所未有的启发：
1.“比较”的天性让我们更深刻地认识世界。人生来就爱比较。与人比较经常会徒增一些烦恼，但比较客观事物，却能让我加深对世界的认识。人通过对比、筛选、区分，寻找规律，分析相似，发现不同，进而让我们发展出了一种寻找“谱系”的能力。所谓“谱系”（spectrums）就是：某种范围，或者说由此及彼的一个连续系统。例如，数量多一点少一点，光线暗一点或亮一点，声音大一点或者小一点。世界就充满了这种这种谱系。《宇宙的尺度》这本书介绍的是最常见的6种：数字、尺寸、光、声、热和时间，并且是把介绍的重点放在了它们超越人类日常范畴之外的谱段上。
人看到的可见光只是光谱中的一小部分
谱系就像一张地图，反映着世界的某个维度。我们对谱系观察得越仔细，这张地图精确度就越高，对世界认识的就越深刻。仔细回顾一下儿子在公园里和同学们的“数字较量”和人的成长过程，以及人类历史的发展进程，确实是这么回事。而作者睿智地指出了这一点，让人豁然开朗。
1.第二个启发是，给孩子（也包括给任何人）讲解知识的时候，一定要用形象的语言。前面提到了物理学家费曼的名言：只知道概念，相当于一无所知。费曼的这个感悟是源于他父亲对他的教育经历，和《宇宙的尺度》这本书用的方法如出一辙。在费曼所著的《发现的乐趣》这本书中，他回忆到：
“父亲就常常让我坐在他腿上，给我读《大不列颠百科全书》。比如说，我们读关于恐龙的部分，书上会说：'这家伙有25英尺高，脑袋宽6英尺’。这时父亲就停下来，说：'我们来看看这句话是什么意思。这句话的意思是：假如它站在我们家的前院里，它是那么高，高到足以把头从窗户伸进来。不过呢，它也可能遇到点麻烦，因为它的脑袋比窗户稍微宽了点儿，要是它把头伸进来，会挤破窗户。’凡是我们读到的东西，我们都尽量把它转化成某种现实，从这里我学到一个本领：凡我所读过的内容，我总设法通过某种转换，弄明白它究竟什么意思，它到底在说什么。”
我们经常想当然地以为，知道了概念，就认为能把概念解释清楚，其实并不是这样，我们很多时候都是在“揣着糊涂当明白”。能把抽象的概念，用生活中的原型做比较、形象化，让每个人都听得懂，这是一种创意能力，也能很好地激发孩子的想象力。
《宇宙的尺度》这本书做到了这一点，不但提供了涉及面相当丰富的知识，同时对我们教育孩子也还有很大的启发意义。
█ 关于本书
《宇宙的尺度》
作者：大卫·布拉特纳
透过“无形”的物理量发现看不见的宇宙。