无边无际的宇宙

让我们先从恒星说起。你可能已经知道了，在宇宙中，恒星们被分为若干星系。当你用肉眼观察夜空的时候，所有可以被观察到的恒星都属于同一个星系：银河系。在银河系中，我们太阳系的中心，也就是太阳，只是其中微不足道的恒星之一。一个多世纪以来，我们已经知道了宇宙中有着数量众多的星系，但是它们都需要借助天文望远镜的帮助才能被观察到，除了距离我们最近的仙女座星系，它就位于我们可以在夜空中用肉眼观测到的同名星座[1]附近。（图1）

为了确定宇宙中恒星的数量，我们需要回答两个问题。首先，一个星系大约会容纳多少颗恒星？其次，宇宙中有多少星系？根据天文学家对仙女座星系的观测发现，这个星系大约包含1万亿（1012）颗恒星。而对于银河系来说，确定恒星的数量有点儿困难（因为我们正在其中）。不过我们也可以估计一下，银河系中大概有4000亿颗恒星。

图1 仙女座星系，由星系演化探测器望远镜拍摄（左图）。它因为坐落在仙女座（右图）“附近”而得名，是一个通过肉眼或者简单的双筒望远镜就可以被观察到的星系。当然，这个在天空中看起来所谓的“附近”也没有那么近：构成仙女座的恒星都属于银河系，距离我们不过几百光年，而仙女座星系距离我们却有250万光年

这可真是个相当巨大的数字！你们还记得那些关于月球所有权的争论[2]吗？好啦，想象一下，如果我们这些地球人可以平分银河系中的所有恒星，那么我们每个人将会得到50颗恒星的永久产权！这样所有邻里不睦的问题不就全部迎刃而解了嘛！

当然了，所有这些星系的大小并不是相同的：我们已经知道的星系当中就有规模是我们银河系100倍的星系。不过，仙女座星系和银河系看上去都是很典型的星系，我们不妨简单地估算：一个星系包含的恒星大概有1万亿颗。

现在让我们来思考一下“宇宙中到底有多少星系”这个问题。很显然，我们没有办法列一个清单，因为宇宙中的星系实在是太多了，不过，好在我们有“哈勃”，著名的天文望远镜！2004年，天文学家们出于好奇和好玩的心理，将“哈勃”对准了天空中一个极其黯淡的小角落，然后将望远镜设置为最高倍数并拍下了照片：这就是被称为“哈勃深场”（Hubble Deep Field，图2）的景象。在仔细观赏这张照片以前，请先暂停片刻：如果你仔细想想，就会发现你正在凝视的，的确是人类历史上非常杰出的摄影作品之一。

在天空中这块小小的深色区域里——如果用肉眼观察，你只能看到一团漆黑——哈勃天文望远镜观测到了相当多数量的光点，而这些光点几乎都是星系。通过仔细分析搜集到的数据，天文学家在这张照片里认定了超过1万个星系！而这张照片所覆盖的，仅仅是太空中极其微小的一块：如果把太空比作你的手臂，那这一块大致相当于手臂上一个针头那么大的面积。这片区域是如此之小，以至于如果想要拍摄我们头顶之上的夜空全景，则需要拍摄1000万张这样的照片叠加在一起才能办到。

让我们花片刻的时间想象一下，如果我们真的拍摄了1000万张照片，如果每一张照片里大概有1万个星系，也就是说，我们头顶上的这片星空之中，大约有1000亿（1011）个星系，而这仅仅是在哈勃望远镜的观测范围之下我们可以观测到的星系总数。

图2 哈勃深场（左图）。这张照片是由将近300个小时的曝光叠加而成，在其中我们可以数出超过1万个星系。而在天空之中，该照片的拍摄面积极其小（右图）。它位于大熊星座附近

至此，我们的统计工作终于接近了尾声：宇宙中大约有1000亿个星系，每个星系中大约有1万亿颗恒星。将两个数字相乘，我们就得到宇宙中的恒星总数有：

100 000 000 000 000 000 000 000颗！

一个1后面接着23个零，这个数字被我们记作1023，读作“10的23次方”。这是一个看上去相当不可思议的数字！不过先别顾着吃惊，我们现在还要算一算地球上沙子的总数量，然后将两个数字做一个比较。

[1] 即仙女座。——译注

[2] 从20世纪50年代开始，美国人开始“贩卖”月球的土地，据统计，1997年8月以前，在美国出售月球和其他天体土地的至少有6家公司。随着科技的进步，人类“进军”月球不再是遥不可及的梦想，于是“月球所有权”变成了一个世界性的问题，并且在几十年之内闹得沸沸扬扬。——译注