宇宙的尺度极其浩瀚，使用传统的线性距离难以直观理解。通过采用对数刻度，我们可以将从地球到可见宇宙边缘的庞大距离压缩在一张图上，清晰地揭示了从太阳系、邻近恒星、银河系到宇宙大尺度网等不同层级天体间的相对关系。这种视角最终也揭示了宇宙的边界——大爆炸的余晖，以及暗能量正在撕裂宇宙最大结构的现实。
线性与对数：两种看待宇宙的方式
我们通常以线性的方式思考距离，例如，太阳与我们的距离大约是地球直径的 10,000 倍。但这种方式在宇宙尺度上很快就会失效。
在宇宙学中，对数刻度是更有效的工具。在这种尺度下，每扩大 10 倍的距离，在我们的宇宙标尺上只前进一格。
这让我们能在一张视觉图像中，同时处理从地球大小到星系团的悬殊尺度。
- 地球: 直径约 12,742 公里，在宇宙中只是沧海一粟。
- 太阳系: 使用对数刻度后，太阳、水星和火星看起来几乎是等距的。
- 线性尺度的局限: 如果用线性方式绘制整个太阳系，遥远天体的轨道将难以在同一画面中呈现。
从太阳系到邻近恒星
在太阳系内部，我们通常使用“天文单位”（AU）作为计量单位，即地球到太阳的距离。
- 内太阳系: 水星和火星距离地球大约也是 1 AU。
- 外太阳系: 土星约 10 AU，柯伊伯带的边界在 100 AU 以内。
- 奥尔特云: 这是一个包围太阳系的巨大彗星云，距离远达约 10,000 AU。
从太阳系边缘到最近的恒星，只需要一次短暂的对数跳跃。最近的恒星距离我们仅几光年，这与奥尔特云的边缘相比，距离增加了不到 10 倍。
银河系与更大的结构
随着我们继续向外探索，宇宙的结构层次逐渐清晰。
- 明亮的恒星: 地球夜空中许多最亮的恒星都位于 1,000 光年以内，它们大多属于银河系的“猎户臂”。
- 银河系的旋臂: 从最近的恒星（几光年）到这些旋臂（几千光年），在对数尺度上仅代表了三个“10的倍数”的跨越。
- 本星系群: 我们的银河系、仙女座星系、三角座星系以及约 60 个较小的星系共同构成了本星系群。它的大小又比银河系本身大了一个数量级。
宇宙的宏大画卷
在更大的尺度上，星系开始聚集成团，形成超星系团和巨大的宇宙网。
我们所在的本地超星系团被称为“室女座超星系团”，跨度超过 1 亿光年。其中的星系团并非被引力牢固束缚，而是在暗能量的驱动下彼此分离。
最终，我们看到了宇宙中最大的结构：宇宙大尺度网。这是一个由星系团和星系长城组成的巨大网络，中间穿插着巨大的空洞。
然而，许多这些宏伟的结构只是“伪结构”。由于宇宙在加速膨胀，它们的引力不足以将自身维系在一起，最终将被暗能量撕裂。
在可见宇宙的极限之处，我们看到的是时间的边缘——宇宙大爆炸后发出的最古老的光，即宇宙微波背景辐射。它并非来自某个特定地点，而是在特定时刻从宇宙的每个角落发出，经过 138 亿年的旅程才到达我们这里。