宇宙当中究竟有多少粒子?实际上这个问题不可能有肯定的答案,这首先是因为没有人能确切地知道宇宙有多大,但是我们可以做一些假设。有人曾经做过一个估计认为在我们这个宇宙当中大约有1000亿个星系,这些星系平均来说每一个质量都比太阳的质量要大10的11次方倍也就是1100倍,这就等于说宇宙间的物质总量等于太阳质量的10的11次方乘以10的11次方,也就是10的22次方倍。换句话说,宇宙间的全部物质足够形成时的22次方个太阳,也就是十的后面跟着22个零,太阳的质量是2十的三十三次方克,这就等于说宇宙间全部物质的质量是10的22次方乘以2十的三十三次方克,这个数字可以写成我的天哪,210的后面跟55个零。
现在让我们再从另一个方面来看一看。宇宙的质量几乎完全集中在它所含有的核子中(核子是组成原子核的主要粒子)。核子是很小很小的东西,需要有6十的二十三次方个核子才能够构成一克物质。既然需要有6十的二十三次方的核子才能构成一克物质,而我们又刚刚算出来了宇宙当中含有2十的五十五次方克物质,那么宇宙间的总量就是6十的二十三次方乘以2十的五十五次方,结果就是1.2十的七十九次方个。天文学家会认为宇宙当中有90%的原子是氢,9%的原子是氦,其余的1%就是各种更为复杂的元素。
这就是说在含有一百个原子的一个典型样品当中,应该含有90个氢原子,九个氦原子和一个别的原子,比如说氧原子。我们知道每个氢原子的原子核有一个核子,也就是质子,每个汗原子的原子核有四个核子,也就是两个质子和两个中子,每个氧原子和含有16个核子,也就是八个质子和八个中子。因此这一百个原子总共应该含有142个核子,也就是116个质子和26个中子。这两类核子还有一个区别,因为中子是不带电的,因此不用去考虑与它相伴随的例子,而质子是带正电的,因此既然整个宇宙被认为是电中性的,所以只要有一个质子存在,那么就应该有一个电子,也就是一个带负电的粒子和它同时存在。
这样咱们就知道没有142个核子就应该有116个电子,以便和这116个质子相平衡,那么为了保持比例宇宙间的1.2十的七十九次方个核子就应该伴随有大约1十的七十九次方个电子。把这些核子和电子加在一起,我们就得出来宇宙间全部物质所含粒子的总数应该是2.2十的七十九次方。如果宇宙是由一半物质和一半反物质所组成,那么这些粒子当中就应当有一半是反核子和正电子,当然这并不影响我们所计算出来的物质的粒子总数。
宇宙间大量存在的另外一些粒子是光子中微子,也许还有引力子,但是这些都没有质量,所以没有把它们计算在内。因此总的来说我们这个宇宙有22十的七十八次方个粒子,或者你说有2.2十的七十九次方个粒子,它们可是构成了一个相当大的宇宙。宇宙当中究竟有多少个例子的时候,你可能一下就懵了,你能知道的就是很多,那么究竟有多少?我们也只能够用已知的这些条件来计算和估算出一个大概的一个数值是或者是一个数量级。
大体上对我们来讲,我们知道大概是这么一个状况,10的79次方或者10的80次方这么一个概念。至于你如何理解这个数字,也就是十的80次方是一个什么概念。所以这个不是我们普通的想象能够理解的一个数量级,因为这个数字实在是太为巨大,10的次方每增加一个数就是增加了十倍,增加两个数就是增加了一百倍,所以你一定要搞清楚,原本一个非常巨大的数目增加十倍或者一百倍,他会变得有多么的巨大。不过考虑到我们的宇宙是如此之大,的密度虽然是很小,可是它的半径很大,因为有大约465亿光年,所以即便是有这么多的粒子,在咱们的宇宙当中,实际上咱们平均下来每立方米的宇宙空间当中也只有一个粒子。
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