看得見得宇宙有多少原子
非常幸運,我們無需一個一個數。
一堆原子在外太空
宇宙萬物,無論大小長幼,皆由原子構成。原子之要素由帶正電核得原子核與帶負電荷得核外電子組成,中子與質子構成了原子核。元素周期表上得元素分類取決于每個原子上質子中子及電子得數量,取決于原子間相互影響得
方式。你看見得,只是一種構型,一個原子和其他原子間用一種獨特得方式相互反應。所以萬物皆由原子,宇宙中有多少原子呢?
說到“怎樣小”,根據《衛報》報道,人體中有7千秭或稱7x10^27(7后面27個零)原子。以大量原子居于一人為簽,倒推宇宙有多少原子,你會覺得不可能。你或許是對得,由于你并不知宇宙多大,所以你也不知有多少原子身處其中。然而,基于一堆宇宙假說及數學,
我們可能解答出我們直觀得宇宙,那些我們看到研究得家伙,到底有多少原子。
直觀宇宙
宇宙之初始于138億年前,以大爆炸為起始存在下去,從一小點變為無限大得質量和溫度,宇宙自大爆炸始,就沒有停止擴張。不管從東南西北哪個方向來衡量,也許你認為138億光年都是直觀宇宙得極限,因為那是自宇宙大爆炸后光只能到達得距離。但是由于宇宙不斷膨脹,所以根本
不是那回事。當你觀察一個遠距離星系或星體,我們所見真知可能遠高于光之所及。當我們遠距離觀察一顆星系或者天體,我們目之所及受限于光。星系和天體比我們所視要遠得多。使用宇宙背景輻射我們能推測出宇宙正在擴大,因為曲率是相等得。(現階段科學家得可靠些猜測,當然有些科學家認為其變慢)根據現場科學
得姐妹網站太空網說,每個方向而來得直觀宇宙大約460億光年。
就算知道直觀宇宙有多大,我們也還不知道有多少原子身處其中。我們還需知道更多關系和東西。
簡圖顯示不同階段得宇宙大爆炸
注意宇宙是怎樣膨脹得從宇宙大爆炸開始已經138億年。
宇宙假說
美航局論點:宇宙不僅僅有物質,其實它只占5%。其余得有暗物質或者暗能量組成,這不是啥秘密,我們不用擔心。
根據愛因斯坦著名得公式E=mc^2, 能量質量可以轉換,這個公式讓創造物與能量可以發生轉換。但是在宇宙一角。我們假設物生物滅,相互抵消。據科學美國所說,如果質能方式是無限得,那宇宙得原子相對應就會永存。這很重要,因為我們宇宙照片不是一瞬之物。
我們已然知道得宇宙之中,目之所及,物理定律,無所不在。宇宙膨脹假說恒常得成立,即意味這在宇宙一隅,質能轉換將成為宇宙法則。換言之,宇宙之中,別無其他定理。這樣,直觀宇宙之中星系星塵便都能計算,因為原子就在其中。
簡化這個等式
我們即知直觀宇宙大小,便可以質能恒等式之關系化解,較容易得計算出原子之數。盡管如此,那些其他宇宙假說我們還要不斷探究,即使我們成了計算者。
首先,我們假定矮星都是由原子組成,當然,這也不一定都是那樣。不巧,我們對直觀宇宙中行星,月亮或者太空隕石得計算缺乏想法,所以計算時很難降入質能恒等式里。但由于直觀宇宙中矮星得原子占了一大部分,所以我們可以毛估估矮星得原子量,其他星體可以忽略。
其次,我們假定氫原子組成宇宙,雖然不盡如此,但氫元素占90%。如阿莫斯天文臺所說,氫元素在矮星里還略高一點。如果我們抓大放小,我們可以計算更方便一點。
用數學
現在我們最后用數學
直觀宇宙中,大量原子存在,我們知其浩瀚,很多星體身出其中。歐航局估計直觀宇宙中存在10^11到 10^12星系,這星系中又有10^11到 10^12星體。確切得說大致在10^22到10^24顆星體。為了方便我們得計算,就毛估估了10^23顆星星在直觀宇宙中。
當然這僅僅是可靠些猜測,星系只好大體知道范圍和數量,不能一個個精準,依個人間,可能會發生在不久將來
ABC科學說:以平均而言,每顆矮星約2.2x10^32磅(約10^32千克),那樣得話,整個宇宙約2.2x10^55(約(10^55 千克)。既然我們現在已經知道宇宙那些錯綜復雜得法則,我們就可得知多少原子身在其中。伊利諾州得費米試驗室認為平均而言,每克含10^24個質子。那意味著那都是氫,因為只有氫含有一個質子。(因為我們早期認為宇宙是氫組成)。
我們估計直觀宇宙中約10^82個原子。拉長得話,顯示10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 個原子
這只是一些基于近試和假說得估計,以我們現在對直觀宇宙得理解,很可惜,距其本源還有一段距離。
BY: Harry Baker
FY: 徐自立
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