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  • 1 # 科學認識論

    首先給出明確的答案。科學家計算過宇宙中原子的總數,大概是10∧80個原子(10的80次方) ,和宇宙背景輻射的計算誤差保持在上下兩個數量級上。也就是說,宇宙的總原子數在10∧78~10∧82之間。

    但是你會問,宇宙到底有多大我們都不知道,怎麼可能得出資料呢?

    如果宇宙是無窮大的,那麼答案毫無意義,宇宙中的原子數目將是無窮多的。

    但是科學家基於可觀測宇宙的質量計算的。

    其實計算方法常用的有三種,一種是基於宇宙的星系數目;另一種是基於宇宙背景輻射;最後一種比較精確,這是根據電子和質子的比重求解出來的。

    第一種演算法很粗糙,樓主自己根據2016年科學家釋出的最新資料計算。已知宇宙大概有2萬億個星系,是此前認為的星系總量的10倍,但是90%的星系是很難觀測到的。以銀河系為例,大概有2000億顆恆星,每個恆星以太陽為例,太陽大概有10∧57個氫原子。而太陽系的99%的質量都集中在太陽上。可以直接用氫原子數算,暫時忽略其他重元素和行星。

    宇宙總原子數=星系數×每個星系中恆星數量×每個恆星的氫原子數

    於是就是2*10∧13×2*10∧12×10∧57=4*10∧82個原子。

    不過這個演算法是我根據最新的宇宙星系數和恆星數得出來的。所以數量級有偏差,不過這個資料也符合宇宙背景輻射的計算結果範疇。

    科學家最精細的演算法是這樣的

    尤拉數(取自然常數2.71828)∧3×質子電子對(2.3×10∧39/1之間的電子與引力的比值)×4.16×10∧42/1(電子對的電力與引力比)×(電子質量/質子質量)

    計算的結果是1.04659×10∧80個原子。

  • 2 # 趣味說

    宇宙浩瀚,科學家估計宇宙中有10^80個原子。很明顯,我們不能去計算每一個粒子,所以宇宙中原子的數量是一個估計值。這是一個計算出來的值,而不僅僅是一個隨機的、虛構的數字。

    關於如何計算原子數量的解釋。

    原子數的計算假定宇宙是有限的,並且具有相對均勻的組成。 這是基於我們對宇宙的理解,我們把它看作一組星系,每個星系都包含星體。如果事實證明有許多這樣的星系集合,原子的數量將遠大於當前的估計。如果宇宙是無限的,那麼它就包含無數的原子。哈勃望遠鏡看到的是星系集合的邊緣,除此之外什麼也沒有,所以現在的宇宙概念是一個具有已知特徵的有限大小的宇宙。

    可觀測的宇宙由大約1000億個星系組成。平均而言,每個星系包含大約一萬億顆恆星。恆星有不同的大小,但典型的恆星,如太陽,質量約為2×10^30公斤。恆星將較輕的元素融合成較重的元素,但活躍恆星的大部分質量是由氫組成的。例如,銀河系的74%的質量是以氫原子的形式存在的。

    太陽含有大約10^57個氫原子。如果你把每顆恆星的原子數(10^57)乘以宇宙中恆星的估計數(10^23),就會得到已知宇宙中10^80個原子的值。

    宇宙中原子的其他估計。

    雖然10^80個原子對於宇宙中原子的數量來說是一個很好的估計值,但是還有其他的估計,主要是基於對宇宙大小的不同計算。

    另一項計算是基於宇宙微波背景輻射的測量。總體而言,對原子數目的估計介於10^78至10^82個原子之間。這兩種估算都是很大的數字,但它們是非常不同的,這表明有很大程度的誤差。這些估計是基於硬資料,所以它們是根據我們所知道的資料估算的結果。隨著我們對宇宙的瞭解越來越多,我們將做出更準確的估計。

    已知宇宙的質量。

    另一個相關的數字是估算的宇宙質量,計算值為10^53公斤。這是原子、離子和分子的質量,不包括暗物質和暗能量。

  • 3 # 九維空間

    依據就是已經獲得很多實驗證實的宇宙大爆炸理論。已知宇宙指的是可觀測宇宙,根據大爆炸理論估算出可觀測宇宙的年齡大約為138億年。在這138億年中,宇宙一直在加速膨脹,所以可觀測宇宙的半徑要遠大於138億光年,從哈勃紅移,微波背景輻射等引數來計算,可觀測宇宙的半徑大約為457億光年。

    有了可觀測宇宙的大小,再利用物質臨界密度(即根據廣義相對論能保持宇宙加速膨脹的最大密度),可以估算出可觀測宇宙的物質總質量上限為1.5×10^53千克,也就是百億億億億億億噸量級。1的後面53個0,很大的一個數。我們所有可見的物質,以及不可見的暗物質,都包含其中。

    宇宙中大約75%的原子都是氫原子,因為氫原子是質量最小的原子,直接帶入它的質量就可以求出可觀測宇宙原子數的上限。氫原子質量是1.66×10^−27千克,用可觀測宇宙的物質總質量除以氫原子的質量,即1.5×10^53/1.66×10^−27,結果約等於10的80次方個,也就是億億億億億億億億億億個,1的後面80個0,非常恐怖的一個數字。這個數也稱為愛丁頓數,即宇宙中質子的總數(質子就是氫原子核)。

    以上結果包含了暗物質,但實際情況是暗物質可能不是原子組成的,那麼就需要把它排除掉。暗物質的質量大概是可見物質的5倍,這樣就把總質量除以6,再去除以氫原子的質量,即2.5×10^52/1.66×10^−27,結果約為10的79次方個,1的後面79個0。再按照實際情況把四分之一的氫原子換成其它較重的原子,總數量會減少一點,但不會有量級的變化,還是1的後面79個0的量級。

  • 4 # 清明的星空

    宇宙中有多少個原子?科學家是可以給出一個答案,但這個答案是有前提的,那就是科學家是基於可觀測宇宙的質量進行計算的。因為如果宇宙是無窮大的,那麼宇宙中的原子數目也將是無窮多的,問題的答案也就毫無意義了。

    目前科學家透過計算過給出的結論是:宇宙中原子的總數,大約是10^80個原子(10的80次方),和宇宙背景輻射的計算誤差保持在上下兩個數量級上。也就是說,宇宙的原子總數在10^78~10^82這個數量級之間。至於具體的數值肯定不能計算出來,只能給出數量級的區間,雖然這個數量級的上下限相差了一萬倍。

    那麼科學家是透過什麼方法計算的呢?常用的計算方法有兩種種,一種是基於可觀測宇宙的星系數量,這種演算法比較粗糙。另一種是根據電子與質子的比重求解出來的,這個演算法相對比較精確。

    先說第一種演算法,根據2016年釋出的最新資料,我們這個宇宙大約有2萬億個星系,這是之前認為的星系總數的10倍,只不過90%的星系是都很難觀測到的。以銀河系為例,銀河系中大約有2000億顆恆星,按這2000億顆恆星的平均質量大小和太陽類似。這樣就可以粗略的計算了:太陽大約有10^57個氫原子,而太陽系99%的質量都集中在太陽上,所以可以暫時忽略其他重元素和行星,直接用氫原子數進行計算。那麼

    宇宙總原子數=星系數×每個星系中恆星數量×每個恆星的氫原子數

    就是2×10^13 × 2×10^12 × 10^57=4×10^82個原子。

    這個結果還是在數量級的偏差範圍內的。

    簡單說一下第二種比較精確的演算法:

    尤拉數(取自然常數2.71828)^3×質子電子對(2.3×10^39/1之間的電子與引力的比值)×4.16×10^42/1(電子對的電力與引力比)×(電子質量/質子質量)

    計算的結果是1.04659×10^80個原子

    所以科學家一般取10^80這個數量級作為可觀測宇宙總的原子數。

  • 5 # 鄭叔304

    世界上有多少騙子?世界上有多少傻子?世界上有多少瞎子?世界上有多少聾子?世界有多少瘋子?把這五子乘以無窮次方就得到了孫猴子想要的宇宙原子數!人們都說孫猴子精靈古怪,果然超越人類,超越玄藏,超越眾神,超越佛主如來!

  • 6 # UF0200

    經過銀河萬億次人腦精確計算,是10乖以1000000000000000000000000000000000000000000000000次方。

  • 7 # 濰坊安丘厚德載物

    宇宙之中有無數的原子!有剛剛誕生的!有消失的!有轉化能量的!有能量轉化原子的……想以數值來記算數量那是異想天開!宇宙至今沒有探索到邊界那來的數量?就是給你塊石頭你也計算不出它的數量!更不用數宇宙了!

  • 8 # 量子科學論

    地球上的生命、物質存在著豐富的多樣性,每個人之間都有許多的不同,包括不同的階級、信仰、國家、職業甚至品味,但我們所有人都有一個共同點,那就是我們的微觀藍圖是一樣的!我們都是由原子構成的。這不僅是人類的共同特徵,它適用於宇宙中所有存在的物質,包括但不限於細菌、昆蟲到獅子、地球甚至是巨大的恆星。

    一切有質量的東西都是原子的有序排列,因為原子是構成物質的基本單元。在可觀測宇宙中原子的數目是有限的,因此原子不斷地改變它們的排列以形成新的事物。如果可觀測宇宙是有限的,那麼我們就可以計算出宇宙中原子的總數,或者至少會得到一個大致的數字。要算出宇宙的原子數,我們就需要了解物質和宇宙本身的起源。

    宇宙大爆炸

    宇宙極其廣闊,但根據大爆炸理論,宇宙是從一個無限小的點開始膨脹起來的。這一結論是由廣義相對論對宇宙隨時間的可觀測膨脹後推得出的。這種外推法會導致一個無窮小的點,那裡有無窮大的密度和溫度,那裡不可能存在任何形式的物質,這就是大爆炸的起點。

    宇宙大爆炸可以追溯到一個有限的時間,也就是138億年前,我們目前已知的宇宙年齡。宇宙第一批形成的原子是氫和氦,它們在大爆炸後約38萬年開始形成的。

    宇宙存在的一些物理障礙限制了我們對宇宙的看法。也就是說,我們只能從有點的時間中,到達我們地球的電磁輻射中觀察宇宙的可見部分。因此,我們在可觀測宇宙的視界之外看不到任何事物,所以當我們計算原子的數量時,我們的假設是基於可觀測的宇宙,而不是整個宇宙。

    宇宙學原理

    另一件要考慮的事情是,宇宙中的物質密度和分佈情況。根據宇宙學原理,宇宙在大尺度上是均勻和各向同性的。這意味著物理定律作為一個整體在宇宙中起著統一的作用,在大尺度結構中不應該有任何可觀察到的不規則現象。這同樣適用於均勻分佈於整個宇宙中的物質。這一點有助於我們平均估計宇宙中星系和恆星的數量。宇宙學原理還指出,較重的元素並不是在大爆炸產生的,而是在後來的恆星中形成的。

    簡單地說,對於任何地方的觀察者來說,宇宙看起來都是一樣的;物質密度在大尺度上是相同的。

    可見宇宙中的原子數

    為了便於計算,我們假設宇宙是由氫原子組成的。下面我們將從計算太陽中的氫原子數量開始。太陽的質量是2.011×10^33 g。氫原子的平均原子質量是1.008 amu。為了得到太陽中原子的數量,我們需要用太陽的質量除以氫原子的摩爾質量再乘以阿伏伽德羅常數。阿伏伽德羅常數是基本粒子的數量,如分子、原子、化合物等每摩爾物質的數量;這就是太陽中氫原子的數目。

    假設宇宙僅由氫原子組成,簡化了計算,因此每個原子只有一個質子。太陽中的原子數為1.201×10^57。我們知道銀河系大約有10^11顆恆星。因此,當恆星的數量乘以太陽的原子數時,我們銀河系中的原子數量為1.201×10^68。

    對於可觀測的宇宙,我們知道大約有10^11個星系。我們將用星系中原子的數量乘以宇宙中星系的數量來得到宇宙中原子的數量。宇宙中原子的總數將達到10^78個!

    另一種計算方法是計算宇宙的質量。我們知道,在可觀測的宇宙中,平均大約有4000億個星系,大約有1.2 x 10^23顆恆星。平均而言,一顆恆星的重量約為10^35克,這意味著宇宙的總質量為10^58或1.2 x 10^52噸。每克物質含有大約10^24個質子,如果我們假設所有的原子都是氫原子,這是一樣的,因為氫原子只含有一個質子。氫原子的總數將達到10^86。

    這些粗略的計算範圍從10^78到10^86。如果將這個數字寫出來看起來就像10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000個原子……確實有許多零!

    雖然原子的數目看起來很多,但物質只佔可觀測宇宙的4.9%。剩下的部分由68.3%的暗能量和26.8%的暗物質組成。暗能量和暗物質也被認為均勻的分佈在整個宇宙中,就像普通物質一樣,遍及整個宇宙。它們的性質在很大程度上是未知的,但人們一致認為它們有助於宇宙的膨脹和大尺度結構的形成。

    宇宙中的原子數是基於許多假設的粗略估計。但隨著科學的進一步發展,我們將設計出更好的方法來做出更準確的估計,即透過計算機模擬整個宇宙。

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