我们可以看到并研究的宇宙中会有多少原子 | {$randkws}热点解读 围绕原子核管理的电子

我们可以目睹并探究的宇宙中会有多少原子
（神秘的地球uux.cn报导）据新浪技术：国外传媒报导，宇宙中的所有物质，不管是大是小，也不管年龄多少，都是由原子组成的。每个原子都含有一个带正电的贵阳网友热议婚礼现场原子核，由质子和中子组成，以及带负电，围绕原子核管理的电子。一个原子拥有的质子、中子和电子的数量确定了它在周期表上归于哪一种元素，并作用着它如何与周围其他原子发生反应。
你眼中所目睹的一切，实际上都是各异原子以某些独特的方式相互作用的结局。
那么，详细李现精选假如一切物质都是由原子构成的，那在我们已知宇宙中，会有多少个原子？让我们先从一些“小尺度”的物体着手。据报导，人体内大约有7×10^27个原子。考虑到一个人体内的原子数量已然如此之多，你或许会觉得确定全部宇宙的原子数量是不或许的。事实上也的确如此，由于我们不得知全部宇宙究竟有多大，更不得知其中有多少原子。
但是，经由一些宇宙学假设和一些数学知识，我们依然可以大致计算出可观测宇宙——宇宙中我们可以目睹并探究的若干——会有多少原子。
可观测宇宙的自我疗愈报道范围
宇宙是在138亿年前的大爆炸中形成的。当它从一个品质和温度都无限大的点爆炸并诞生之后，就着手向外膨胀，并且从未停止过。
由于宇宙的年龄已然有138亿年，所以可观测宇宙的最大范围便是光在宇宙诞生以来的这段时间内所能到达的最大距离。你或许会假设可观测宇宙在每个方向上只能延伸约138亿光年，但事实上由于宇宙在不断膨胀，状况并非如此。在观察一个遥远的星系或恒星时，我们真正目睹的是它最初所发出的光的位置；但是，当光线到达地球的时候，这些星系或恒星要比我们目睹它们的时候远得多。运用宇宙微波背景辐射，我们可以计算出宇宙膨胀的秋季2024苹果新品，深夜读到泪目速度。当下最广为科学家接纳的理论觉得，这个速度是恒定的——可是也有一些科学家觉得宇宙膨胀或许正减慢——这就意味着可观测宇宙实际上向各个方向延伸了约460亿光年。
但是，知晓可观测宇宙有多大并不能告诉我们宇宙中究竟有多少原子，我们还需要回答另一个重大的难题：宇宙中有多少物质？
有关宇宙的假设
科学家觉得，物质并不是唯一存在于宇宙中的事物。事实上，依据美国全国航空航天局的资料，常规物质只占宇宙的5%，其余若干由暗能量和暗物质组成。可是，暗能量和暗物质并不是由原子组成的，所以我们不需要忧虑它们。
依据爱因斯坦著名的质能方程E=mc^2可知，能量和品质（或者说物质）是可以互换的，所以物质可以从能量中形成，或者转化为能量。但在宇宙尺度上，我们可以假设已创造的和未创造的物质在数量上相互抵消。这意味着，物质是有限的，所以在可观测宇宙中，原子的数量一直都是恒定的。
依据对已知宇宙的观察，支配宇宙的物理定律在任何地方都是一样的。结合宇宙膨胀速度恒定的假设，这意味着，在一个大的尺度上，物质均匀地分布在全部宇宙中——这个概念被称为“宇宙学原理”。换句话说，宇宙中没有哪个区域比其他区域含有更多的物质。这一概念使科学家能够精确估计可观测宇宙中恒星和星系的数量，这么做很有用，由于大多数原子都是在恒星中察觉的。
简化计算
得知可观测宇宙的大小，以及物质在宇宙中的分布是平均且有限的，这使得计算宇宙中原子的数量变得轻松得多。但是，在着手计算之前，我们还需要做一些假设。
先是，我们必须假设所有的原子都包含在恒星中，即使它们并非如此。很惋惜，与恒星相比，我们对可观测宇宙中有多少行星、卫星和太空岩石的精确知晓要少得多，所以将这些天体加到方程中相当艰难。可是，由于宇宙中绝大多数的原子都包含在恒星中，所以我们可以经由计算出恒星中有多少原子来获得宇宙中原子的大致数量，其他天体就只能忽略不计。
其次，我们必须假设宇宙中所有的原子都是氢原子，即使它们不是。依据美国洛斯阿拉莫斯全国评测室的资料，氢原子占宇宙中原子总数的90%左右，而在恒星中，原子的比例乃至更高。这么做也使计算过程变得相当简易。
计算结局
如今，总算到了计算结局的时候了。以便计算出可观测宇宙中原子的数量，我们需要得知宇宙的品质，这意味着我们必须得知宇宙中有多少颗恒星。据欧洲空间局的资料，可观测的宇宙中大约有10^11到10^12个星系，每个星系包含10^11到10^12颗恒星。于是，宇宙中就存在10^22到10^24颗恒星。以便使计算更简化，我们可以说在可观测宇宙中存在10^23颗恒星。自然，这只是当下最合理的猜测；各异星系在大小和恒星数量上会有所各异，但由于我们不或许一一开展统计，所以就只能暂时这么做了。
平均而言，一颗恒星的重量大约是10^32千克，这就意味着宇宙的品质大约是10^55千克。得知了宇宙中物质的品质之后，我们还需要得知其中有多少原子。依据费米评测室（位于美国伊利诺斯州的一个全国粒子物理评测室）的探究，平均每克物质大约有10^24个质子。也就是说，每克物质包含的氢原子的数量也是这么多，由于每个氢原子只有一个质子（这就是前面做氢原子假设的缘由）。
于是，经由计算可知，可观测宇宙中约有10^82个原子。自然，这个数字只是粗略的估算结局，基于一些近似和假设。但考虑到我们当下对可观测宇宙的理解，这种说法或许并不算太离谱。