宇宙的质量和原子数量的计算方法都有哪些?
高中 来源:网络 编辑:小新 2019-02-12 16:31:42

  宇宙浩瀚无边,人类目前的科学技术,在可观测的范围内能观测到的宇宙的较远距离是930亿光年,这样的距离人类是利用的技术来进行和计算的。而想要真正测量宇宙的质量和原子的数量,也是有的计算方法的,下面小编将会为大家一一做一介绍。不过这个的前提是假设宇宙是有限的。

宇宙的质量和原子数量的计算方法都有哪些?

  关于宇宙的总质量与宇宙原子的总数,需要有个前提,就是我们这个宇宙是有限的,至少是在可观测的范围内是有限的,如果你非要从一些哲学或者其他学说的角度说宇宙在时间和空间上都是无限的,那么对于这个问题就没有意义了。

  在这里宇宙的大小我们以目前获得大多数天文学家的研究结果——直径960亿光年来计算,计算方法一般有三种:

  第一种,基于可观测宇宙中的星系的数量,不过这种方法有点简单粗暴,算法也比较粗糙,但更容易被人理解。按2016年发布的相关数据,在已知宇宙中大约有2万亿个星系,这个数量已经是之前估计的星系数量的10倍了,但我们能够观测到的星系只有不到10%,其余90%的星系都很难观测到。有了星系的数量,我们就可以以银河系为一个基本单位,按2000亿个恒星计算,而平均每个恒星的大小都以太阳为一个单位,按着太阳的氢原子数量约为10∧57个,就可以计算出整个宇宙的原子数量=太阳的氢原子数×一个银河系的恒星数量×宇宙的星系数量,得出的结果是宇宙中一共含有4×10∧82个原子。

  第二种方法是以宇宙微波背景辐射为主要依据来计算的,其计算的结果与第一种方法接近。

  第三种方法就是依据电子与质子的比重来计算出宇宙原子数量的,相对精确些。这里只给出计算结果:1.04659×10∧80个原子。

  综合几个计算结果,一般认为宇宙中总的原子数量在10∧80这个数量级,误差保持在两个数量级,也就是说,宇宙的总原子数应该在10∧78~10∧82之间。

  知道了宇宙的原子数量,那么宇宙的中物质的质量就容易得出来,一个原子的质量约为1.67×10^-27千克,那么宇宙中普通物质的质量就10∧51~10∧55这个范围内。

  那这个宇宙除了普通物质外,还有暗物质与暗能量,其中我们能够了解的什么恒星,行星,中子星,白矮星,黑洞,彗星和宇宙尘埃等,当然,还有地球上的生命以及宇宙中其他可能存在的生命形式都是普通物质,但这些普通物质只占宇宙总质能(质量与能量)的约4.9%,如果算上暗物质与暗能量,那么宇宙的总质能大约在10∧52~10∧56这个范围内。

  宇宙太大,宇宙的秘密太多,人类对宇宙的了解太少,所以对宇宙的质量也是通过现有的理论与观测结果进行估算,但这些估算不是瞎猜,也是有根据的,毕竟,宇宙虽大,只要人类还在,探索宇宙的脚步就不会停止!

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