英国科幻喜剧作家道格拉斯·亚当斯曾经在他的经典科幻著作《银河系搭车客指南》里，讲过一个非常有意思的故事：说有一群外星人，率领着庞大的星际舰队来袭击地球，结果他们发现，自己犯了一个很严重的错误，他们刚在地球上的一个公园里着陆，就被一条小狗吃掉了。因为这群外星人和他们的舰队对于地球生物来说，实在是太小了！这个可笑的故事告诉我们，在和这个世界互动的时候，适当地评估自己的尺度非常重要。在每天的日常生活中，因为各种原因，说不定你也会和故事里的外星人一样，犯下尺度的错误。这本《宇宙的尺度》，就是用来帮你从五个不同的角度，来更好地认识宇宙，让你在认识世界的过程中，更加游刃有余。
其实对人类来说，由于上百万年的进化，我们的身体和大脑，已经只能适应一个特定范围的尺度了。这个范围里的尺度会让人感觉舒服，科学家把这种尺度叫做“中间世界”。比如说，走路能轻松走完的一段距离，不超过人类一般寿命的一段时间，都在中间世界的范围里。但是直到近代，人类才真正发现，在宇宙里，我们能感知、触摸、观察甚至理解的部分，都只是沧海一粟，真正的宇宙比我们熟悉的中间世界大得多。哲学家康德曾经说过：“世界上只有两种事物能让他内心常感到震撼，一个是人们头顶的灿烂星空，另一个是人们心中崇高的道德法则。”从这个角度来说，了解宇宙和了解我们人类社会一样，都非常重要。宇宙的尺度有很多，这本书向你介绍的是目前人类研究最透彻的五个尺度，分别是：数字、尺寸、热、时间和声音。
本书作者大卫·布拉特纳，曾经写过10多本各种各样主题的书，涉及的领域包括数字成像、航空、科学等等，他特别擅长把一个技术层面或者一个科学方面的问题用通俗易懂的方式写出来。他的科普书籍在全球已经被翻译成10多种语言，销量超过百万册。
宇宙尺度✔这本书主要讲述了四个重点内容：第一个重点，是尺寸维度的宇宙尺度。宇宙给人的第一印象，往往是非常大，并且是不能描述的大。直到今天，我们甚至都不能判断，宇宙到底有没有边界。要想了解宇宙，尺寸就应该是你最先需要了解的；第二个重点，是温度维度的宇宙尺度。人类在地球上生活的温度范围，最多也不过是几十度，这个温度范围在宇宙的温度谱系中，几乎不值一提。这个重点介绍的就是超出你认知的宇宙温度；第三个重点，是时间维度的宇宙尺度。到今天，宇宙的年龄已经有大约137亿年，而最多不过百年的人生长度，在宇宙尺度面前甚至连一瞬间都算不上。宇宙的寿命和宇宙里能存在的最短时间，都会在这里为你讲述；第四个重点，是声音维度的宇宙尺度。声音的本质，是分子在介质里的运动，我们平时对声音的了解大多只是声音的大小，高低等等。但是自然界里的声音，其实有很多不被人知的特点。
第一部分
说到什么东西有多大尺寸，我们就不能不提到数字。人类其实有一种本能，那就是比较擅长处理小数字。比如，你看到一个三角形，根本就不用经过脑子，就能知道这个图形有三个角；看到五个苹果，你也不用一个一个去数，就能轻松知道苹果的数量是五。无论你觉得自己对数字敏不敏感，这个本能都在你的身体里。研究表明，哪怕是刚出生一天的婴儿，也有理解小的抽象数字的能力。
但是一旦数字变大，事情就变得完全不一样了。比如当物体的数量超过六或者七时，你就不能再只靠感觉，而必须去数一数了。你可以拿一把筷子做实验，你会发现，你很难一下子数出十根筷子。当然，这只是一个开始，如果说你还能比较清楚地理解“十”这个数字的意义的话，那么再大一点的数字，很容易让你的大脑陷入混乱，没有办法准确地感知。这个时候，我们就必须开始估算近似值，或者来找参照物了。比如“一千”，为了理解这个数字，你可能会把一个中等礼堂里的座位数量作为参照物，不然的话你很难想象一千到底有多少。
当然，要理解宇宙的尺度，一千还是远远不够的，你必须要使用指数才能去描述宇宙。上中学的时候，大家都学过科学计数法，就是一个1到10的数字，后面乘上一个10的多少次方，比如2×10的平方就是200，2×10的三次方就是2000。指数的威力在于，指数只需要变化一点点，它代表的数值就会有很大的变化。比如北京到上海的距离大约是1200公里，指数只要加1，就会变成地球的直径，大约12000公里，指数如果再加一，就变成了地球和月亮之间距离的三分之一，大约127000公里。虽然这个数字已经很大，大到让我们没有办法用大脑去理解，它仍然只是宇宙里的一个小数字。对很多人来说，超过一百万的数字听起来都差不多：百万、千万、十亿、万亿，在很多人眼里，区别只是越大的数字写起来更麻烦一些。但是实际上，有很多例子可以向你展示，这些数字之间其实是有巨大差别的。
我们用高度来举例：绝大多数的人，身高都不会超过两米，有史以来长得最高的人是美国的罗伯特·瓦德罗，他的身高达到了不可思议的2.72米。自然界中最高的动物长颈鹿能长到5.5米，现在还活着的最高的树木大约有115米，最高的金字塔胡夫金字塔有大约146米，这座金字塔在4000多年里，一直都是人类制造的最高建筑。在现代建筑里，最高的是在2010年建成的，迪拜的哈利法塔，有828米。刚才提到的这些高度，还是相对比较容易理解的，因为都还属于人类的尺度范围，我们还比较熟悉，但是一旦面对一两千米以上的物体，或者几万公里的距离，我们很快就会失去对尺度的感知。
比如说，地球到月亮的距离大约有38万公里，而地球和太阳的距离，达到了1.5亿公里。为了方便大家理解这些巨大的数字，作者在这里举了一个生动的例子：你可以在纸上画一个句号，然后把这个句号看成是地球，那么月亮距离这个句号大约有1.5厘米，而太阳的尺寸，就相当于一个小孩子的拳头，距离地球这个句号6米开外。小孩子的拳头比一个句号大得多，但是即使如此，太阳在宇宙里也不算大。目前人类已知的最大恒星是大犬座 VY ，这颗恒星的直径是太阳直径的2000倍，如果把它看成是珠穆朗玛峰，那么太阳就只是一个直径4.5米的圆球。
让我们更进一步，描述宇宙尺度最好的单位其实是光年。光速是宇宙里最快的速度，真空中的光速大约为每秒30万公里，也就是说光一秒内行进的距离，可以绕地球七圈半。而光年指的是，光在真空里飞行一年的距离，也就是9.5万亿公里。就算是这么快的速度，一束光从银河系的一端飞向另一端，需要十万年才能到达。仅仅通过这些数字，你肯定想象不到银河系到底有多大，你可以想象一下：如果把以冥王星轨道为边界的太阳系，想象成一个硬币，那么整个银河系就和美国西部一样大，是不是非常可怕？
不过，银河系还只是宇宙中的一个普通成员而已。实际上，宇宙里包含的星系数量最多可能达到一万亿个。所以很多天文学家相信，这么多星星里面，肯定有很多行星上有水，就算这些行星里，只有很小的一部分适合生命的诞生，那按概率来说，我们几乎肯定，宇宙里还存在着其他生命。我们在宇宙里并不孤独。
第二部分
上面为你讲述的就是本书的第一个重点，尺寸维度的宇宙尺度。下面，来为你说说温度维度的宇宙尺度。
很少有什么事儿比洗个热水澡更爽了，温暖的热水总能让人感觉舒服和愉快，这并不是一个巧合，它背后有一个很重要的原因，那就是生命需要热量。热的本质是运动，东西越热包含的能量就越多。人类对温度非常敏感，即使是一两度的变化我们也能很明显感觉到，因为温度和我们的生命健康息息相关。不过正像我们刚才说的，人类对世界的认知范围只局限于我们熟悉的中间世界。自然界的温度跨度，远比我们熟悉的温度跨度大得多。
先从低温说起。 0摄氏度对我们来说其实就已经很冷了，不穿衣服的话，人会很快在0摄氏度的环境下死去，但是0摄氏度其实算不上冷。你可以很轻松地买到干冰，但是请不要触摸它，因为干冰的表面温度可以低至零下79摄氏度。这个温度听起来就够冷了，但是在1983年，研究人员在南极曾经测出过零下89摄氏度的自然界最低温度，地球上肯定有过更低的温度，只不过没被我们记录下来。
零下100摄氏度的时候，橡胶轮胎会冻结起来，你很容易就能把它敲碎。温度再降低80摄氏度左右，空气中的氧和氮会变成液体，再冷40摄氏度，氧和氮就会变成固体。地球上没有这么低的自然温度，但是在宇宙里却很常见。比如，冥王星的表面温度是零下200多摄氏度。在宇宙星系中间的虚无地带，这里没有恒星带来的光和热，温度可以达到零下270摄氏度，在这个温度下，除了最难被冷冻成固体的氦气以外，所有东西都会被冻结。
其实，温度是有最低值的。人们早就发现了一个怪事，就是0摄氏度的气体，温度每降低一度，它的体积就会缩小1/273，如果这样推理的话，当温度下降到零下273摄氏度的时候，这些气体就会消失。当然，气体是不会凭空消失的，它们只是会凝固成固体，这个温度是理论上宇宙的最低温度，不能真正达到只能无限接近。科学家把这个温度叫做“绝对零度”。不过，虽说这个温度只能无限接近，到目前为止，人类在实验室里制造出来的最低温度，仅仅比绝对零度高一百亿分之一摄氏度。当然，你应该相信，这不会是人类探索低温的终点。
再来看温度的另一端，高温。人们最开始探索高温的行为，应该是从使用火开始的。因为火能发光，所以古代的人们认为火是神圣的。实际上，任何物体在温度达到500多摄氏度的时候，都会开始发出微弱的红光。温度继续升高，700多摄氏度的时候部分物体会发出耀眼的红光，2700多摄氏度时物体会发出明亮的橙色光，5700多摄氏度的时候，它就会变成黄白色。太阳表面的温度大约有5500摄氏度，所以太阳的颜色应该是明亮的橙色。
继续升温呢，地球的核心温度是6600多摄氏度，比太阳表面还热。但是和原子弹爆炸的温度相比，这还只是冷水澡，因为核裂变的温度可以达到几百万摄氏度。放眼宇宙，更高的温度随处可见，太空中有些恒星的表面温度是太阳的五万倍，它们的核心温度可以达到20亿摄氏度。宇宙里还有一种奇观，那就是超新星爆炸。1987年，天文学家观察到了大麦哲伦星系的一次超新星爆炸，科学家们估计，这场爆炸内部的温度大约是2000亿摄氏度。很多物理学家相信，宇宙大爆炸最开始的时候，温度可以达到几万亿摄氏度。在这种温度下，即使是原子都无法存在。
目前人类通过使用大型强子对撞机，已经制造出了4万亿摄氏度的高温，我们应该相信，这个记录还会被不断刷新。但是，温度也有理论上的最高极限，只有在这个极限之下，物质才有可能存在。德国物理学家普朗克计算出，理论上的宇宙最高温度应该是1.4×10的32次方摄氏度。
第三部分
上面为你讲述的就是本书的第二个重点，温度维度的宇宙尺度。下面，来为你说说时间维度的宇宙尺度。
你只要看一眼手表，就可以感觉到时间的流逝。其实，在你听完刚才这句话的时候，地球就已经绕着太阳转了120公里了。说实在的，要想理解时间，你必须抛弃头脑里“长”和“短”的概念，因为时间长短都是相对的。对于有些微小的物理学粒子来说，百万分之一秒就已经很长了，而对于宇宙来说，一百万年也只不过是一瞬而已。
人们在几千年前，就已经知道一年有大约365天，然后随着科技的发展，我们对时间的定义也越来越精确。不过，对于我们普通人来说，一秒钟可以走一米，心脏可以跳动一下，人的一辈子大约可以活30亿秒。这就是人类尺度下的时间。
而在地球和宇宙尺度下的时间就要长得多。比如，45亿年前地球诞生，如果你把一根绳子上的一毫米看成一年，那么一个世纪的长度就是十厘米，一千年也只有一米。如果要展示地球的年龄，你需要的绳子，可以从旧金山一直拉到纽约。这样看来，45亿年真的很长。
太阳的年龄大约是46亿年，而宇宙可能起源于137亿年以前。美国天文学家卡尔·萨根，曾经提出过非常著名的“宇宙日历”，他把宇宙的整个历史压缩到一年里。在这个宇宙日历中，如果宇宙在1月1日诞生，那么银河系在3月才开始成形，太阳和地球直到9月1日才诞生，同样在9月，地球上出现了单细胞生物，11月出现了多细胞生物，恐龙在12月29日灭亡，人类的史前生活，发生在除夕夜的最后一个小时，而我们所有有记载的文明史，都发生在12月31日最后1分钟的最后22秒里。和宇宙比起来，我们确实不值一提。
这还不算完，其实我们的宇宙还很年轻。虽然10亿年后地球就可能不再适合生命生存了，70亿年后太阳就会熄灭，但是宇宙里最后的一颗恒星，可能会在100万亿年之后才死去。把这个时间长度称作天荒地老，应该还挺合适的。
话说回来，虽然说时间没有最长，但是却有最短。根据科学家推测，宇宙中最小的长度大约是1.6×10的负35次方米，我们把这个长度叫做普朗克长度。由于微观世界的物理规律，任何比普朗克长度还短的东西，都不可能存在。而光走过一个普朗克长度的时间，就是宇宙里的最短时间，我们把它叫做普朗克时间，大约是5×10的负44次方秒，没有比这个更短的时间了。
第四部分
上面为你讲述的就是本书的第三个重点，时间维度的宇宙尺度。下面，来为你说说最后一个重点：声音维度的宇宙尺度。
声音的本质，其实是分子在某种物质里的运动。可以说，我们的听觉是另外一种触觉，我们的耳朵就像手指，可以去触摸空气里的振动。想一想，我们抬头就能看到天上的星星，这是因为光可以在真空的宇宙里传播；但是我们听不到宇宙传来的声音，这是因为声音不能在真空里传播。声音的传播，本质是一个振动的分子去推动下一个分子，就像演出结束后，人们推推挤挤地离开剧院，直到推动到你的耳朵里，这样你才能听到声音。这样可想而知，如果是在真空里，什么依托都没有，声音就不能传播了。
我们再来说说声音的速度。我们刚刚说，光是宇宙里速度最快的东西，每秒钟就可以绕地球跑七圈半，但是声音就慢得多了。比方说，两个人站在相距两公里的地方，一个人拿发令枪发令，另一个人计时，计时的人从看到发令枪冒烟开始计时，听到枪响结束计时。你可能觉得，这根本来不及计时吧？但事实上，在听到枪响前，你可以数将近7秒钟。
从这个现象里不难看出，其实声音的速度要比光速慢得多。告诉大家一个判断闪电距离的小窍门：雷声和闪电其实是同时出发的，你看到远处的闪电就开始读秒，直到听见雷声再停下来，你数出来的秒数除以3，就是闪电离你的距离，单位是公里。如果秒数太少，算出来的距离在1000米以内，可是要注意防雷的。
这是因为声音在空气里的传播速度大约是340米每秒。之所以用“大约”这个词，是因为空气的温度也会影响声音的传播速度。空气越热声音传播越快，反之就越慢。另外，声音在液体和固体里的传播速度更快，比如声音在淡水里的传播速度是大概1500米每秒，在钢铁里的传播速度可以达到大概6000米每秒。不过，有一个很奇怪的现象是，声音并不擅长在两种不同的物质里传播，不信你可以试试，钓鱼的时候，你大声说话也不会把水里的鱼吓跑，因为鱼很难听到你的声音。
说完了声音的速度，另一个不得不提的声音要素就是大小了。我们一般用分贝来衡量声音的大小。声音每增大10分贝，响度就增大一倍。也就是说，40分贝的声音，响度是30分贝声音大小的两倍。这样一来，其实声音大小的增长速度是很快的。电吹风的声音只有80分贝，而120分贝以上的声音，就足以让你的耳朵产生永久性的听力损伤。目前人类已知的自然界最响的声音，来自1883年印度尼西亚喀拉喀托火山的喷发，那次喷发的巨大的声响超过了180分贝，甚至让远在5000公里以外的毛里求斯都能听到。当然，人类可以制造出更响的声音，比如核弹爆炸可以达到275分贝。不过，由于空气的气压原因，在空气里传播还能不失真的声音上限，只有194分贝，超过这个响度，声音就会走音。