马克斯·普朗克提出,长度、质量、能量和时间有一些基本单位。这些所谓的基本单位叫做普朗克长度,普朗克时间等等。
这里我们关心的是普朗克长度,即光在一普朗克时间内走过的距离。在普朗克长度的尺度下,量子引力场的影响变得明显起来。因此,我们的宇宙中最小的,甚至不能被观测到的,必须是在普朗克长度水平上的任何东西。
在更抽象的量子力学中,在物理领域中也有一个数学实体叫做弦,它是粒子物理中粒子点的替代品。这些弦,从足够大的距离看起来就像粒子。这些粒子的本质是由这些弦的振动特性决定的。量子引力的概念也来自弦理论。
所以在我们目前的宇宙模型中,那些振动的弦是最小的实体,它们在普朗克长度的范围内振动。
现在是宇宙中最大的。很难说,我们也不确定宇宙到底有多大(尽管我们知道我们可观测的宇宙直径约为91b光年)。我们没有任何证据,我们是唯一一个(因为如果我们的文明存活足够长的时间甚至很难观察到这91 B光年的宇宙,因为宇宙背景辐射不断衰落,以及那个时代的文明只可以观察到我们当地的银河集团)。
但如果我们把注意力转移到宇宙中可观测的部分。最大的东西(显然)必须是背景中的黑暗空间(其中包含暗物质)。暗物质或缺失物质的概念是为了解决任何星系中缺乏物质的问题而提出的。当我们观察任何一个星系,并考虑到它所有可见物质时,它们的总和甚至还不到所观测到的引力行为所需物质的五十分之一,因此暗物质的数量肯定比物质要多得多。
我们实际上并不知道暗物质是如何在宇宙中分布的,因为即使是宇宙中所有的黑洞也只占它的十分之一到五分之一。但我们确实假设大多数暗物质是由比原子还小的粒子组成的,这些粒子无法被观测到,并散布在整个宇宙中。