超級震撼!圖示從極限大到極限小的世界(10億光年到0.1飛米)
10億光年——這是一個什麼概念呢？光年，光走一年的路程。光速！它是速度公認的極限，每秒299792458米，能在眨眼間繞地球七圈半。看見么，就這麼快的光，讓他跑吧，跑個一年，所度量出來的距離就是一光年了。現在各位把滑鼠移到屏幕的左下角，點「開始」－「程序」－「附件」－「計算器」，都來動手算算它，這一年是31536000 秒，一秒跑299792458米，乘出來就9454254955488000米，約等於十萬億公里吧。你說什麼，簡直天文數字？廢話，天文上的數字當然得是天文數字啦～～～～～但這也僅僅只不過是一光年的長度。 當我們看到十億光年以外的星星時，映入我們眼帘的那束星光已經在茫茫宇宙間飛奔了十億年。換句話說，我們現在看到的僅僅是它十億年之前的樣子！現在的它究竟如何我們只有再等待十億年才能看到……不寒而慄！ 普遍認為宇宙誕生到現在有150億年。所以我們可能觀察到的最廣闊宇宙空間的直徑只可能在150億光年這樣的範圍之內。150億光年遠的地方的光被我們看到時已經在宇宙間穿越了150億年，那是宇宙誕生時的影像！！！ 下面這張圖是在十億光年這樣的數量級下觀測宇宙，上面的每一個象素點所表現的事物都是無比古遠的。絕大部分空間都如此圖所示那樣空無一物，遙遠的星系發出的光芒就象是一小撮灰塵。這種空曠是很平常的，象我們居住的家園那樣光明的世界只是例外情況。這張照片放大10倍之後我們依然看不到新的結構或者新的空隙；在這個尺度上宇宙大體上是均勻的。在這麼大的空間範圍中，新奇的東西其實存在於時間之中，而不在空間之中。所有的劇變都發生在過去。這裡展示的場景，在至少幾十億年之後，將逐漸黯淡下來；同時，昏暗的星團們將漂移地更為分散。 【此圖所示區域的邊長約為10億光年。1光年即光在1年中走過的距離，約為9.5×1015米，大致相當於10萬億公里。而10億光年就大約是10的25次方米。由於光速的不可超越性，1光年之外的星星發出的光，需要1年才能到達我們這裡。依此類推，我們所看到的10億光年之外的，如圖中所示的星系的星光，其實只是它們在10億年前的影像。我們似乎是在朝遠處看，實際上是在朝過去看。這就是說明中那句「存在時間之中，而不在空間之中」的意思。現在人類能觀測的最遠距離約為150億光年，那已經是非常接近宇宙大爆炸初期的影像了，因為大爆炸就發生在約150億年前。也就是說，上面這張照片的邊長如果再擴大4倍的話，就是我們人類有可能觀測到的全部宇宙。宇宙的全部歷史就在其中。另外，由於宇宙中所有物質的總質量，現在看來還達不到相對論所要求的下限，所以宇宙的膨脹將無止境地繼續下去，所以說明中最後強調了各星團將繼續「分散」下去。】
1億光年 向著我們在銀河系中的遙遠家鄉，我們再前進一步看看。但我們至多只看到一個大一些的，很多星系糾纏在一起的星團，這是處女座星團。星系按規則是圍繞著星團或星群運動的。有理由相信我們的銀河系自身就是處女座大星團的一個組成部分，受到它的持續不斷的引力的拉動；處女座星團自身又是一個超星團的組成部分。銀河系周圍，在一個較大範圍的空間里沒有值得注意的星系。 【此圖所示區域的邊長約為1億光年，即10的24次方米。處女座星團（Virgo cluster），由於從地球上看位於黃道上的處女星座而得名，由不到2000個星系組成（銀河系即為其中之一）。它本身又是所謂「本超星團」（Local supercluster）的一部分。處女座星團的中心地帶離銀河系約5千萬光年。】
1000萬光年 這些就是我們的宇宙區域內的星系，每一個亮點都是由幾十億顆恆星發出的光芒彙集而成。恆星間相互的引力把它們聚集為星系，每一個星系都是由運動的恆星組成的複雜的集團。 【此圖所示區域的邊長約為1千萬光年，即10的23次方米。離銀河系最近的是仙女座星系（Andromeda Galaxy），約在250萬光年之外，應該就是圖中小框框之外，左下邊的那個。由於從地球上看該星系位於仙女星座，故有此名。著名的「仙女座大星雲」（仙女座聖鬥士瞬的武器的典故？）是其舊名。現在已經證實該星系的中心有一個黑洞。另外，圖中小框框之外，右下邊的那個應該是三角座星系（Triangulum Galaxy），那是離銀河系第二近的星系，約在260萬光年之外。它是地球上能用肉眼觀察到的最遠的天體。】
100萬光年 這個扁扁的餅就是我們的星系——銀河系，可以看到它的旋臂結構。在空間中運行時，銀河系還帶著它的兩個衛星星系——大小麥哲倫星系。比我們的銀河系更大的星系並不多，而比兩個麥哲倫星系更小的星系似乎也不多。 【此圖所示區域的邊長約為1百萬光年，即10的22次方米。大小麥哲倫星系，由首次完成環球航行的葡萄牙航海家麥哲倫於1519年發現，故得名。它們就是圖中框框之外，左下邊的那兩個不規則亮點。由於它們的位置從地球上看非常靠南，北半球的觀測者很難直接觀察，所以只有接近赤道或者到達南半球時（如麥哲倫的航行那樣）才能被發現。不過有些阿拉伯的天文學家在公元10世紀就記載了它們的存在，可能這些學者和來往於非洲和阿拉伯的水手們有過接觸。銀河系和兩個麥哲倫星系的關係，就象地球和自己的衛星月球一樣，所以它們被叫做衛星星系。大小麥哲倫星系是圍繞著銀河系運動的，一般不被視為獨立的星系。所以，離銀河系最近的星系一般都認為是前面提到的仙女座星系。兩個麥哲倫星系離銀河系的距離約為20萬光年。它們的大小是銀河系的1/10，直徑約1萬光年。】
10萬光年 我們正在俯視銀河系。一千億顆恆星由於彼此引力的吸引而圍繞著銀河系中心區域旋轉，有些比較靠里，有些靠外。我們的太陽，和其他恆星一起圍繞著「銀心」作順時針運動，每3億年環繞一周。圖片的背景中還有其他星系，和我們的銀河系一樣，它們一邊在漂移，一邊也在緩慢地旋轉。 【此圖所示區域的邊長約為10萬光年，即10的21次方米。銀河系的直徑約為10萬光年，其中最核心的直徑約3萬光年的一部分被稱為「銀核」，是恆星較集中的區域。銀河系包含的恆星總數約2千億－4千億顆，大致按照4條旋臂分布。】
1萬光年 恆星的星雲和發光的氣體，以及一小塊一小塊的暗塵，組成了變化緩慢的、銀河系「餅狀結構」的旋臂。我們的太陽尚在很遠之外，這裡看不見，但它就在圖片的中心，靠近一條旋臂。 【此圖所示區域的邊長約為1萬光年，即10的20次方米。太陽系處在銀河系4條旋臂之一的附近，距離銀河系的中心約2.5萬光年。太陽系圍繞「銀核」旋轉的速度是每秒217米。】
1千光年 在這張照片里，我們已經深入了銀河系內部，周圍是一群群的恆星，它們已經可以被單獨地分辨出來了。幾乎所有的上千顆被古代觀天者定位並歸納為星座的恆星，都在這裡，它們就是我們的銀河系鄰居。這裡還有上千顆另外的恆星，只是由於太暗而看不見。 【此圖所示區域的邊長約為1000光年，即10的19次方米。在太陽系周圍的這些恆星——當然都是銀河系的一員——是我們在地球上看到的星空的主要部分。由於它們比較集中在銀河系的「餅狀結構」之中，所以從地球上看它們在一個方向上才那麼集中，才形成所謂「銀河」的形狀。只是因為它們離我們這麼近，所以它們的光我們看起來這麼亮。】
100光年 滿天的點點繁星。它們之中的一個，在正中間，不過由於太暗而看不到，就是我們的太陽。在北半球的天空很顯著的大角星，在這裡閃耀著。大角星本來就比我們的太陽更亮，而且我們在這裡離它也更近。 【此圖所示區域的邊長約為100光年，即10的18次方米。大角星（Arcturus），位於牧夫座（Bo鰐es），沿「北斗七星」（即大熊座，Ursa Major）的斗柄三星的延長線，可以找到的一顆紅色亮星。大角星是全天第3亮星（不算日、月以及太陽系內的各行星），僅次於天狼星（Sirius）和「南極老人星」（Canopus）。由於另兩顆主要在南半球才可看到，所以大角星是北半球常見的最亮的星。它離太陽約36光年，其直徑是太陽的10倍，絕對亮度比太陽亮190倍。】
10光年 我們所知的絕大部分物質都形成了恆星——內部的核火焰蘊育出的氣體團，通常可以持續燃燒很長的時間。在旅程的這個階段，附近是沒有恆星的，我們在圖片中看到的星星都是距離非常遙遠的恆星背景，和我們在地球上看到的景象沒有區別。前後好幾張圖片的恆星背景都沒有變化。由於它們在背景很遠的地方，而我們一步一步前進的步伐相比之下又太小，所以它們的位置沒有明顯的移動。 【此圖所示區域的邊長約為10光年，即10的17次方米。很可惜這裡沒看到天狼星。天狼星是全天第一亮星，位於大犬座（Canis Major，南天的著名星座），距離太陽約8.7光年，體積比太陽大2倍，亮度比太陽亮20倍。另外，離太陽最近的恆星是比鄰星（Proxima Centauri），位於半人馬座（Centaurus），距離太陽約4.2光年，直徑約為太陽的1/7，地球上肉眼不可見。】
1光年 在這裡，我們看到中心有一顆比其他恆星都亮的星，只是因為它離我們近得多。那就是太陽。晝與夜，冷冷的星空與賜予我們生命的溫暖，都源於我們的行星坐落於一顆中等的恆星附近。一旦我們離開太陽遠一點，就會認識到它只是一顆普通的恆星，那些遙遠的恆星在某種意義上都是太陽。 【此圖所示區域的邊長約為1光年，即10萬億公里，10的16次方米。】
1萬億公里 在和上一張相比更黯淡的恆星背景下，只有太陽可以看見。曾經我們以為太陽系的邊界就是這樣的。我們現在知道這裡有一大群由冰組成的彗星在緩慢地圍繞太陽運行，不過由於陽光太微弱我們看不見。我們只是在年復一年的等待中看到幾顆彗星進入地球附近的更亮一些的區域。在那裡我們瞥見它們，象臨時的行星，太陽的火焰為它們烤出了長長的、微弱的尾巴。 【此圖所示區域的邊長約為1萬億公里，即10的15次方米。】
1千億公里 太陽所有的行星都在圖中的小框框內運行。在地球上看行星總是能把它們分辨出來：在滿天的一成不變的程式下，這幾個永不停歇的遊盪者。從外太空的這裡看過去，行星們表現出哥白尼學說指出的特性：它們沿著同心橢圓軌道（已用彩色線條標出）圍繞著太陽運動。 【此圖所示區域的邊長約為1千億公里，即10的14次方米。人類的飛行器中，已知的飛行距離最遠的，是美國的NASA在1977年發射的旅行者1號飛船（Voyager 1，其使命就是飛出太陽系，飛向外太空）。發射近30年後的今天，它離開我們大約有150億公里，大概就在圖中的框框外附近的地方。】
100億公里 外行星的軌道佔據了這張圖片。那嚴重傾斜的軌道屬於小而怪異的冥王星。另外4條軌道（由外向內）分別屬於海王星、天王星、土星、木星，以及它們各自的眾多衛星。在木星軌道和太陽之間是沿更小的軌道運行的內行星。行星在這裡都是逆時針旋轉的，基本上都在同一平面上（照片不是垂直俯拍下去的）：除了冥王星之外，整個行星系統就好像一張薄餅那麼平。 【此圖所示區域的邊長約為1百億公里，即10的13次方米。著名的哈雷彗星應該就在這張圖片中，雖然無法辨別。因為哈雷彗星的遠日點距離太陽約50億公里，就在海王星和冥王星之間。另外，哈雷彗星的近日點離太陽僅約5千萬公里，比金星還接近太陽。】
10億公里 被龐大的木星的軌道所包圍的，是小一些的類地近日行星的軌道（從外向內）：火星、地球、金星、水星。還有一大群天體由於太小而且太暗，除了用望遠鏡就無法觀察到，不過它們也在這裡：小行星帶和流星帶讓木星和火星軌道之間的空間變暗了。 【此圖所示區域的邊長約為10億公里，即10的12次方米。】
1億公里 現在我們看到的是內太陽系的一部分。這段綠色的弧線是地球在九、十月間的大概6個星期內走過的路程。 【此圖所示區域的邊長約為1億公里，即10的11次方米。】
1000萬公里 這一段是地球在十月的4天內走過的路程，而月球相對於地球的軌道也標出了。月球一直在那個小小的橢圓軌道上和地球一起運動。 【此圖所示區域的邊長約為1千萬公里，即10的10次方米。】
100萬公里 我們人類所訪問的最遠的地方，就是地球的伴侶：月球——離我們最近的天體鄰居。明亮的月光、還有潮汐，見證著它有多近。 【此圖所示區域的邊長約為1百萬公里，即10的9次方米。以上都是天文學研究的領域，以下是航天科學的主要研究領域。】
10萬公里 地球的全身照：看上去那麼孤獨、優雅、脆弱。我們看到我們的地球是孤懸在太空中的，就象一艘太空飛船，沒有神話中的阿特拉斯或者大海龜馱著它。它平穩、迅速地圍繞著太陽運動，每1小時就越過這張圖片所顯示的這麼一大片空間。 【此圖所示區域的邊長約為10萬公里，即10的8次方米。地球自轉的速度（赤道附近）是每秒0.5公里，地球圍繞太陽公轉的速度是每秒30公里。圍繞地球的各種人造衛星中，離地球最遠的恐怕是所謂「地球同步衛星」，它們的軌道半徑約為3萬6千公里，是月球軌道半徑的約1/10。】
1萬公里 地球的近照：藍天、白雲、深色的海洋、褐色的大地，一個向東旋轉的大球體。地圖繪製者們為了給我們提供這樣一張圖，準備了3個世紀，但是要等到1967年，這一場景才被人類目睹，並隨之深入人心。 【此圖所示區域的邊長約為1萬公里，即10的7次方米。地球的直徑約1.2萬公里，所以超出了此圖的範圍。從這個尺度往下是航空科學、氣象學、地質學等等的研究領域。】
1000公里 從低軌道拍攝的這一張照片所示的區域，展現的是密歇根湖的全貌。大陸冰川孕育出這一大片水域，以及其周圍的淤積平原，是距今最近的一次地質事件，發生在幾萬年前。排列成行、累積成塊的雲決定了這一天的天氣。雖然我們俯視著上千萬人的居住地，但出自人手的建築幾乎看不見。 【此圖所示區域的邊長約為1千公里，即10的6次方米。低軌道即普通的衛星，以及載人航空器飛行的軌道，距地面約200－300公里。而大氣現象主要發生在對流層，即距地面不到10公里的一層大氣。從這個尺度往下，是我們日常的各種科學的主要研究領域，其中最重要的可能是物理學。】
100公里 芝加哥的市中心就坐落在密歇根湖的南端。在這樣的一天里，街上的行人也許會抬頭看看藍天，但拍照的飛機飛得太高，幾乎不可能被發現。在那麼多模糊的街道中，我們可以看見一些格子，那些是一英里見方的芝加哥林蔭大道網路。 【此圖所示區域的邊長約為1百公里，即10的5次方米。芝加哥是美國第三大城市，位於伊利諾斯州，市區面積約600平方公里，人口約400萬。】
10公里 城市的心臟出現在我們眼前，這裡是幾百萬人工作和居住的地方。照片所展示的城區、公園、港口，對於他們是很熟悉的。被1871年芝加哥大火所燒毀的木製房屋，原先就處於本圖所包括的區域里。圖中所示的絕大部分細節都是後來的建築物，不過街道和鐵路在大火中倖存了下來，它們也將比大部分私人建築使用壽命更長。 【此圖所示區域的邊長約為10公里，即10的4次方米。1871年10月8日晚開始燃燒的芝加哥大火，是美國歷史上最令人恐怖的災難之一。大火整整燃燒了30個小時，造成約300人死亡，10萬人無家可歸，全城2/3的房屋被燒毀，最後撲滅這場大火的是一場遲來的大雨。】
1千米 現在我們看到的可不是地圖上的那些個符號。這裡是城市裡很平常的一副場景：湖邊的快車道、士兵的駐地、一段飛機跑道、泊船的碼頭以及博物館。 【此圖所示區域的邊長約為1公里，即1000米。從這個尺度往下是我們日常生活的尺度。】
100米 公園中的野餐距離喧囂的高速公路和碼頭上的遊艇都不太遠。野餐的人盡可以自得其樂，因為附近沒有什麼人。如果地球上的所有人全部平均分布到所有陸地上的話，這兩位能分到的大約是本圖所示土地的6倍。而要為他們提供穀物的話，他們只需耕種圖中的草地部分就行了。 【此圖所示區域的邊長約為100米。】
10米 一男一女正在公園中野餐。這場野餐是以上從外太空開始的所有照片的中心。 【此圖所示區域的邊長約為10米。從這裡往下是生物學的主要研究領域。】
1米 這就是人類交往、談話、接觸的尺度。一個男人在10月里的溫暖一天中小睡。他周圍是滿足其身心需要和愉悅的生活用品。在這一張照片和下一張照片之間，照片本身的尺度和它們拍攝對象的尺度唯一一次大小相當。「人是萬物的尺度」，智者普羅泰戈拉如是寫到。 【此圖所示區域的邊長約為1米。普羅泰戈拉（Protagoras）是古希臘哲學中「智者派」的代表人物之一，生活的年代大約在481 BC到411 BC之間。】
1分米 現在這個尺度就有點個人化了。這是你的手背的照片，有點放大。手，這個生機勃勃的結構，在大腦和眼睛的指導下，時不時還得到人體其他部分的幫助，創造了我們在這個世界上所有代表性的成就，包括這張拍攝它自己的照片。 【此圖所示區域的邊長約為1分米，即1/10米。從這個尺度開始，生物學（包括醫學）是最重要的科學。】
1厘米 如同透過一個大號的放大鏡，我們來對皮膚做一次細緻觀察。這些褶皺既表明皮膚是有彈性的，也說明了為什麼會如此。 【此圖所示區域的邊長約為1厘米，即1/100米。】
1毫米 這裡，我們進入了那些揭開許多自然之迷的顯微鏡使用者們的世界。對於比這張照片更逼近終點的後面每張照片來說，我們向著內部的旅程已走過了9/10。我們的終點在這人的皮膚之下，是在一根毛細血管中流通的細胞內部。 【此圖所示區域的邊長約為1毫米，即1/1000米。】
100微米 出人意料的細節出現了，我們幾乎認不出來了。在那更深的地方，我們將進入一個人體內部的世界，我們對於它和對遙遠的恆星一樣陌生。 【此圖所示區域的邊長約為100微米（micron，μm），即10-4次方米。】
10微米 穿過表皮，我們進入了一根有血液進出的毛細血管。大多數血紅細胞都是小小的、不完整的、短命的餅狀結構，血液的顏色其實是它們的顏色。這個白色的細胞叫淋巴細胞，它的壽命較長，而且是免疫系統——抵禦細菌感染的一種細胞及化學策略——的一份子。 【此圖所示區域的邊長約為10微米，即10-5次方米。生物體內大多數細胞的大小都在10微米上下。當然也有例外。人體內部個頭最大的單個細胞是女性的卵子，直徑約0.1毫米，即100微米。而世界上最大的單個細胞是鴕鳥的蛋，直徑是分米量級的。】
１微米 我們現在位於多褶的淋巴細胞內部，卻發現了另一個表面，這是在細胞內部包裹著細胞核的一層膜，起保護作用的。這些微小的孔隙允許裡面的物質流到外面更大的細胞內部空間。每一個完整的細胞都有這樣一個細胞核，它發出的分子指令控制著細胞的一生。一個人體內的細胞數目，比一個星系內的恆星數目要多一百倍。 【此圖所示區域的邊長約為1微米，即10-6次方米。】
100納米 在細胞核內部被緊緊地包裹起來的，是大量的長鏈狀分子，這些繞在一起的DNA卷，在細胞核內狹窄的空間內巧妙地絞纏、摺疊在一起。每次細胞分裂時這些至關重要的指令都會被精確地複製。人體中每個細胞的細胞核內都有46個（23對）染色體，每個染色體都由這樣一大段DNA卷摺疊而成，如果全部伸開的話，該DNA分子鏈將有幾厘米長。 【此圖所示區域的邊長約為0.1微米，也可以說是1000埃（Angstrom），即10-7次方米。一條DNA分子鏈的直徑約為20埃，而它自己繞在一起形成的一段DNA卷，直徑約100埃。】
10納米 仔細看DNA卷，我們看到的是扭曲的、長長的分子梯，即雙螺旋結構。各個器官的特性都儲存在不同位置的連續分子段中。那些化學信息是用4個字母的分子語言連篇累牘地寫出來的。一套語言，使用終身；但在各人身體內的細胞里被複述的故事，彼此又不完全相同。分子梯的雙鏈在細胞複製時分開，作為複製全新的分子梯時的模板。 【此圖所示區域的邊長約為100埃，即10-8次方米。DNA內的生命信息是用4種核苷酸來記錄的：腺嘌呤（deoxyAdenosine monophosphate，A）、胸腺嘧啶（deoxyThymidine monophosphate，T）、鳥嘌呤（deoxyGuanosine monophosphate，G）和胞嘧啶（deoxyCytidine monophosphate，C）。核苷酸的配對規則是A－T，G－C。在指導細胞的活動時，DNA先將需要表達的信息轉給一種「信使RNA」，而「信使RNA」上每3個核苷酸代表一種蛋白質。蛋白質共有20種，而4種核苷酸，3個一起就有43，共64種可能性，足以代表所有種類的蛋白質。】
1納米 這些「磚塊」是分子「印刷版」，書寫基因信息的字母。那捲帙浩繁的信息就是由它們之間的特定順序來決定的。這些形式是化學結構，普通的、穩定的原子，它們對於生命現象一無所知。中間的那個是碳原子，和它相連的是旁邊的3個氫原子（底下還有1個，被擋住了）。與此相似的碳原子和氫原子的連接，在外太空冰冷的星系間分子雲中也能找到。 【此圖所示區域的邊長約為10埃，也可以說是1納米（nanometer，nm），即10-9次方米。圖中間的應該是一個甲基，即－CH3，有機化學中最常見的分子團之一。從這裡往下，是化學的主要研究領域。】
100皮米 原子尺度上的量子定律所描述的電子運動，和日常經驗中運動的粒子相比，要更為精細，也更不連續。相應來說，圖中所示的那些點並不代表單個的電子；實際上，那表示的是電子云：電子在進行對稱的，然而不可追蹤的量子運動時留下的痕迹。靠外面的電子云是由結合在一起的原子共享的。 【此圖所示區域的邊長約為1埃，即10-10次方米。很明顯這不是真實的照片，因為電子云是拍不到的。】
10皮米 現在我們和碳原子最內層的2個電子在一起。它們的運動留下了球形電子云。外面的4個電子時來時去，要看這個碳原子是在火焰中，是在鑽石中，還是是在DNA中而定。但裡面的這2個電子對於一般的外在影響無動於衷，它們只聽命於內部的原子核。 【此圖所示區域的邊長約為0.1埃，也可以說是10皮米（picometer，pm，合10-12米），即10-11次方米。原子的能級理論指出碳的6個核外電子是分層排布的。2個在裡面，4個在外面。碳的主要化學反應都是外面的4個電子和其他原子相互作用的結果。】
1皮米 原子緊密的核開始出現了。原子間的力量平衡就是由原子核決定的，它的強烈電磁吸引力還影響著電子的運動。要拉住6個帶負電的電子，核裡面就需要不多不少6個帶正點的質子。6這個數字（即原子序數）決定了這是碳元素。我們現在已經知道百來種彼此不同的象這樣微小的質子團，就是說元素。分子的種類就多了去了，它們決定著這個物質的宇宙。 【此圖所示區域的邊長約為1皮米，即10-12次方米。從這裡往下是原子物理、核物理的主要研究領域。碳的同位素共3種：碳12、碳13、碳14。其中碳14會穩定地衰變成氮14，半衰期約5700年，可以用來測定文物的年代。】
100飛米 我們能清楚地看到這個渺小然而結實的核，這一個碳原子的原子核。其緊密的組成部分正在做劇烈的量子運動，然而這裡的運動受到了嚴格的限制，看上去好像是流體。核子之間的非電磁力（即所謂核力、「強相互作用」）強度大得可怕，然而作用的距離卻很短。6個中子和6個質子好像緊貼在一起了。由於有12個核子，這種原子核就被稱為碳12。這是最常見的碳同位素，也是原子量的標準。 【此圖所示區域的邊長約為100飛米（femtometer，fm，合10-15米），即10-13次方米。「強相互作用」是4種基本相互作用之一，另外3種是萬有引力、電磁力、「弱相互作用」。宇宙中已知的各種力都可以被歸納到這4種基本相互作用中。其中萬有引力和電磁力的作用距離都是無窮大，強相互作用在1飛米的距離上才起作用，弱相互作用要到1/1000飛米的距離上才起作用。在力的強度上，如果以強相互作用的強度為1，則電磁力的強度為1/10，弱相互作用的強度為10-4，萬有引力的強度為10-37。如何將這4種基本相互作用統一到一個理論（即所謂「統一場理論」）里，是現代物理學的前沿課題之一。】
10飛米 永不停止運動但又十分穩定的碳12原子核的一張快照。中子和質子結合的方式在全宇宙都是通用的。單個的質子存在於自然界的氫中。單個的中子可以在鈾裂變時的劇烈原子反應中被釋放出來。對這些獨立的核子的研究揭示了它們和化學相似的另一面：在以足夠高的能量運動時，它們如果相撞將產生一些新的粒子，通常是極不穩定的粒子。 【此圖所示區域的邊長約為10飛米，即10-14次方米。這裡提到的各種高能粒子相互間的碰撞，其實就是高能粒子對撞機的工作原理。核物理的很多重要發現都是在對撞機上實現的。】
1飛米 即使質子也有內部結構：對稱、移動迅速、仍然不可追蹤。在這裡「強相互作用」依然在更短的距離上起作用。這讓那些快速運動的夸克彼此間產生了強烈的相互影響。這些有顏色的點並不是光，而是一些抽象的物理符號，對於它們的意義我們現在才剛剛開始了解。 【此圖所示區域的邊長約為1飛米，即10-15次方米。現在已知的夸克有6種：上夸克、下夸克、魅夸克、奇夸克、頂夸克、底夸克。最後一個被發現的是頂夸克（1994年）。理論上夸克被賦予了「色」的特性，並不是說夸克有顏色，只是用「色」來表示它們的某種物理特性而已。夸克的「色」有3種：紅、綠、藍。】
0.1飛米 當我們進入到下一個層次之後，我們將看到什麼？我們將認識到什麼？ 【此圖所示區域的邊長約為0.1飛米，即10-16次方米。】
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