 我們可以看到并研究的宇宙中會有多少原子 （神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)新浪科技：國外媒體報(bào)道，宇宙中的宇宙有多所有物質(zhì)，無論是少原廈門集美外圍預(yù)約（高端外圍）外圍vx《365-2895》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)大是小，也無論年齡多少，并研都是宇宙有多由原子組成的。每個(gè)原子都包括一個(gè)帶正電的少原原子核，由質(zhì)子和中子組成，并研以及帶負(fù)電，宇宙有多圍繞原子核運(yùn)行的少原電子。一個(gè)原子擁有的并研質(zhì)子、中子和電子的宇宙有多數(shù)量決定了它在周期表上屬于哪一種元素，并影響著它如何與周圍其他原子發(fā)生反應(yīng)。少原 你眼中所看到的并研一切，其實(shí)都是宇宙有多不同原子以某些獨(dú)特的方式相互作用的結(jié)果。 那么，少原廈門集美外圍預(yù)約（高端外圍）外圍vx《365-2895》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)如果一切物質(zhì)都是由原子構(gòu)成的，那在我們已知宇宙中，會有多少個(gè)原子？讓我們先從一些“小尺度”的物體開始。據(jù)報(bào)道，人體內(nèi)大約有7×10^27個(gè)原子。考慮到一個(gè)人體內(nèi)的原子數(shù)量已經(jīng)如此之多，你可能會認(rèn)為確定整個(gè)宇宙的原子數(shù)量是不可能的。事實(shí)上也確實(shí)如此，因?yàn)槲覀儾恢勒麄€(gè)宇宙究竟有多大，更不知道其中有多少原子。 然而，通過一些宇宙學(xué)假設(shè)和一些數(shù)學(xué)知識，我們?nèi)匀豢梢源笾掠?jì)算出可觀測宇宙——宇宙中我們可以看到并研究的部分——會有多少原子。 可觀測宇宙的范圍 宇宙是在138億年前的大爆炸中形成的。當(dāng)它從一個(gè)質(zhì)量和溫度都無限大的點(diǎn)爆炸并誕生之后，就開始向外膨脹，而且從未停止過。 由于宇宙的年齡已經(jīng)有138億年，因此可觀測宇宙的最大范圍便是光在宇宙誕生以來的這段時(shí)間內(nèi)所能到達(dá)的最大距離。你可能會假設(shè)可觀測宇宙在每個(gè)方向上只能延伸約138億光年，但事實(shí)上由于宇宙在不斷膨脹，情況并非如此。在觀察一個(gè)遙遠(yuǎn)的星系或恒星時(shí)，我們真正看到的是它最初所發(fā)出的光的位置；但是，當(dāng)光線到達(dá)地球的時(shí)候，這些星系或恒星要比我們看到它們的時(shí)候遠(yuǎn)得多。利用宇宙微波背景輻射，我們可以計(jì)算出宇宙膨脹的速度。目前最廣為科學(xué)家接受的理論認(rèn)為，這個(gè)速度是恒定的——不過也有一些科學(xué)家認(rèn)為宇宙膨脹可能正在減慢——這就意味著可觀測宇宙實(shí)際上向各個(gè)方向延伸了約460億光年。 然而，了解可觀測宇宙有多大并不能告訴我們宇宙中究竟有多少原子，我們還需要回答另一個(gè)重要的問題：宇宙中有多少物質(zhì)？ 關(guān)于宇宙的假設(shè) 科學(xué)家認(rèn)為，物質(zhì)并不是唯一存在于宇宙中的事物。事實(shí)上，根據(jù)美國國家航空航天局的數(shù)據(jù)，常規(guī)物質(zhì)只占宇宙的5%，其余部分由暗能量和暗物質(zhì)組成。不過，暗能量和暗物質(zhì)并不是由原子組成的，所以我們不需要擔(dān)心它們。 根據(jù)愛因斯坦著名的質(zhì)能方程E=mc^2可知，能量和質(zhì)量（或者說物質(zhì)）是可以互換的，因此物質(zhì)可以從能量中產(chǎn)生，或者轉(zhuǎn)化為能量。但在宇宙尺度上，我們可以假設(shè)已創(chuàng)造的和未創(chuàng)造的物質(zhì)在數(shù)量上相互抵消。這意味著，物質(zhì)是有限的，因此在可觀測宇宙中，原子的數(shù)量一直都是恒定的。 根據(jù)對已知宇宙的觀察，支配宇宙的物理定律在任何地方都是一樣的。結(jié)合宇宙膨脹速度恒定的假設(shè)，這意味著，在一個(gè)大的尺度上，物質(zhì)均勻地分布在整個(gè)宇宙中——這個(gè)概念被稱為“宇宙學(xué)原理”。換句話說，宇宙中沒有哪個(gè)區(qū)域比其他區(qū)域含有更多的物質(zhì)。這一概念使科學(xué)家能夠準(zhǔn)確估計(jì)可觀測宇宙中恒星和星系的數(shù)量，這么做很有用，因?yàn)榇蠖鄶?shù)原子都是在恒星中發(fā)現(xiàn)的。 簡化計(jì)算 知道可觀測宇宙的大小，以及物質(zhì)在宇宙中的分布是平均且有限的，這使得計(jì)算宇宙中原子的數(shù)量變得容易得多。然而，在開始計(jì)算之前，我們還需要做一些假設(shè)。 首先，我們必須假設(shè)所有的原子都包含在恒星中，即使它們并非如此。很遺憾，與恒星相比，我們對可觀測宇宙中有多少行星、衛(wèi)星和太空巖石的準(zhǔn)確了解要少得多，因此將這些天體加到方程中非常困難。不過，由于宇宙中絕大多數(shù)的原子都包含在恒星中，因此我們可以通過計(jì)算出恒星中有多少原子來獲得宇宙中原子的大致數(shù)量，其他天體就只能忽略不計(jì)。 其次，我們必須假設(shè)宇宙中所有的原子都是氫原子，即使它們不是。根據(jù)美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，氫原子占宇宙中原子總數(shù)的90%左右，而在恒星中，原子的比例甚至更高。這么做也使計(jì)算過程變得非常簡單。 計(jì)算結(jié)果 現(xiàn)在，終于到了計(jì)算結(jié)果的時(shí)候了。為了計(jì)算出可觀測宇宙中原子的數(shù)量，我們需要知道宇宙的質(zhì)量，這意味著我們必須知道宇宙中有多少顆恒星。據(jù)歐洲空間局的數(shù)據(jù)，可觀測的宇宙中大約有10^11到10^12個(gè)星系，每個(gè)星系包含10^11到10^12顆恒星。于是，宇宙中就存在10^22到10^24顆恒星。為了使計(jì)算更簡化，我們可以說在可觀測宇宙中存在10^23顆恒星。當(dāng)然，這只是目前最合理的猜測；不同星系在大小和恒星數(shù)量上會有所不同，但因?yàn)槲覀儾豢赡芤灰贿M(jìn)行統(tǒng)計(jì)，所以就只能暫時(shí)這么做了。 平均而言，一顆恒星的重量大約是10^32千克，這就意味著宇宙的質(zhì)量大約是10^55千克。知道了宇宙中物質(zhì)的質(zhì)量之后，我們還需要知道其中有多少原子。根據(jù)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室（位于美國伊利諾斯州的一個(gè)國家粒子物理實(shí)驗(yàn)室）的研究，平均每克物質(zhì)大約有10^24個(gè)質(zhì)子。也就是說，每克物質(zhì)包含的氫原子的數(shù)量也是這么多，因?yàn)槊總€(gè)氫原子只有一個(gè)質(zhì)子（這就是前面做氫原子假設(shè)的原因）。 于是，通過計(jì)算可知，可觀測宇宙中約有10^82個(gè)原子。當(dāng)然，這個(gè)數(shù)字只是粗略的估算結(jié)果，基于一些近似和假設(shè)。但考慮到我們目前對可觀測宇宙的理解，這種說法或許并不算太離譜。 |