地球上約有1.33×10^50個原子,宇宙中怎麼只有10^78到10^80個?

lianzichen



地球上的原子數量是1.33×10的50次方,宇宙中的原子數量是10的80次方,這兩個數中間可是差了30個0,一個0是10倍差距,兩個0是100倍差距,3個0是1000倍差距,30個零的差距不可謂不大。

宇宙中的原子總量從宇宙大爆炸開始就沒少過,也就是說構成我們身體的所有原子和構成太陽的所有原子其實是一樣的,都是來自於138億年前的宇宙大爆炸。


宇宙大爆炸之後才產生了原子產生了物質,宇宙大爆炸其實就是能量轉化為質量的過程,現在的核武器都是把質量轉化為能量,而且轉化率只有百分之幾,而宇宙大爆炸的能量足以產生今天的宇宙,由此可見宇宙大爆炸的能量之大。

其實宇宙最不可理解的一點就是原子是怎麼產生意識的,構成我們每個人身體的原子既然都是來自於宇宙大爆炸,那麼為什麼人類就能產生意識產生智慧,人類的身體明明就是由原子堆砌而成的。為什麼巨量的原子在人類身上就能產生智慧和意識,而在恆星或者其他東西上就不能?

值得一提的是因為宇宙原子總量不變,所以我們每個人死後,構成我們身體的原子也不會消失,而是會繼續存在於宇宙空間之內,或者是構成其他的東西。


宇宙探索未解之迷


這個問題其實反映了我們對於大數字沒有什麼感覺,也誤會了指數的威力。

如果我們手裡有幾千幾百塊錢,要去買什麼,能買什麼我們是很清楚的。如果給你幾十萬,幾百萬,大概我們也就去買套房子。那是給你更多錢,對於大多數人來說,那就只是一個數字了,已經不代表什麼意義了。所以王健林的小目標,對我們一般人來說,只是一種符號。在這個量級上,已經談的不是錢了。

把這個數字放小一些也是如此,對於小朋友,對於原始部落來說,1,2,3是有明確意義的,很大的數是沒概念的。

從原子到地球,是從微觀到宇觀。我且看從地球到我們,衡量原子多少我們一般用摩爾數,1mol約6.02×10^²³,12克碳裡有這麼多碳原子。可我們想想,1200克,120千克(120000),也不過是再增加2個、4個數量級,也就是一個大胖子體內摩爾數只是6.02×10^²7,這個數字從指數上來看並不是特別大。一百多公斤也就是一萬摩爾而已啦。

地球質量6×10^24kg,當然元素/原子種類不同,計算下來是10^50個原子。

所以用指數(科學計數法)來看,好像沒有什麼特異之處,23、27、50,這幾個數字都是我們可以理解的。

(可觀測)宇宙裡有數千億(10的11次方)個星系,每個星系裡有幾千億顆恆星,恆星(比如太陽)跟地球的差距,用數量級來看也是容易理解的。太陽質量是地球的33萬倍(10的5次方)。所以宇宙總質量比地球大10的28次方左右。

問題就是在於,指數表示的數字大小是飆升的,不是緩慢上升的。1萬,對於我們來說已經是非常的數字了,寫成指數,卻只是10的4次方。4個人還只是小團體,1萬人已經相當於一個師。數字零、指數的威力不可小視。

更重要的是,數量級不同,相同成分組成的集合表現出來的規律是不一樣的。從單個原子、分子,到摩爾數級的生物,到地球,到恆星,星系,以及更大的星系集團,乃至整個宇宙。它們的物質基礎可以說是一樣的,但我們理解它們需要用到不同學科的知識,這其中的複雜性我們至今還沒有完全理解。

不過有一點我們是清楚的,地球恆星這樣的天體在宇宙當中的分佈,數量密度其實是很小的,他們周圍的宇宙非常空曠,所以我們很少見到恆星相撞。對於星系這樣的天體,他們的數量密度反而很大,所以宇宙中有各種類型的碰撞星系。就連我們的銀河系和最大的鄰居仙女星系,也將在幾十億年之後發生碰撞。

還好,不9年,而是10的9次方年!


松鼠老孫


數量級是指數量的尺度或大小的級別,每個級別之間保持固定的比例。

指數每增加一次,就相當數量級的增加! 一億倍才是8個數量級。16個數量級是一億倍的一億倍。

宇宙尺度是地球的30數量級的話,你可以算一下。


科學認識論


問題裡用“只有”來形容1080這麼的大數字,很有意思。

1080是一個很大的數字,寫出來是很長的一串:

1 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

1080比1.33x1050大多少呢?1080除以1.33x1050等於:

80 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

這意味著宇宙中的原子數量是地球上原子數量的80 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000倍。

太陽的質量是地球的33 0000倍。用80 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000除以33 0000,得到:

2 0000 0000 0000 0000 0000 0000

相當於宇宙中存在著2 0000 0000 0000 0000 0000 0000個人跟太陽的質量相同的恆星。而銀河系中有大約2000億顆恆星,如果拿2 0000 0000 0000 0000 0000 0000除以銀河中的恆星數,得到:

10 0000 0000 0000

如果每個星系都由2000億顆恆星組成,每顆恆星的大小都跟太陽一樣,那麼需要10萬億個這樣的星系才能產生1080個原子。

我在這裡大大簡化了問題,因為星系中除了恆星之外還有其他有質量的物體,宇宙中除了星系也有其他有質量的物體。例如,銀河系的中心有一個黑洞,其質量是太陽的460萬倍。最近的數據顯示,宇宙中大約有2萬億個星系,是我簡化了問題之後算出來的數字的五分之一。


小鴿子看世界


地球上約有1.33×10^50個原子,宇宙中怎麼只有10^78到10^80個?

我們地球的質量大約是5.965*10^24千克,儘管各種原子的質量不一樣,但平均一下,大概也就1.33×10^50個原子,但請不要小看了這個指數50,每增加1就是10倍,50的意思就不言而喻了....

但可觀測宇宙原子的估計也就10^78到10^80,差不多就是指數級數差30級,我們來看看這30級有多大差別!一個健康的成年男人即使按60KG計算,那麼乘以10的30級數應該就是:

6.0×10^31KG

那麼我們的太陽質量是多少呢?

1.9891*10^30千克

很明顯,一個人的10^30倍後將是太陽質量的30倍以上!而太陽質量的25-30倍的恆星,在紅巨星時代的後期超新星爆發時,極有可能坍縮成黑洞.....簡單的說,如果人的質量增大到這個程度,即使不施加任何外力影響就能坍縮成黑洞!!

您感受到這個指數級倍數的威力了嗎?

我們的宇宙再大,那麼再加一級將是囊括當前的十倍大小.....似乎看起來沒有什麼不能用指數來形容大小的!

根據宇宙暴漲的模型來推測,宇宙應該是有限的,因此用指數可以來形容它的大小,也可以形容宇宙中物質的多少,理論上確實沒有毛病!


星辰大海路上的種花家


1的後面緊跟50個0,1的後面緊跟80個0.

乍一看,咦,不就差30個0而已嘛?至於差距那麼大嗎?

那你反過來想了。

你的資產100000,別人的資產100000000,雖然只差了3個0,但是別人的是一個億,而你的只是一個十萬,這樣看是不是差距非常的明顯。

10^50與10^80這中間可是差著30個數量級呢,差一級可是相差十倍哦。

另外10^80=10^50*10^30,也就是說10^30個地球啊。

具體的數目是1000000000000000000000000000000個地球總原子數目。

所以不要小瞧科學計數法這小小的數字差距哦,其實是超乎想象的大。

個人淺見,歡迎評論!

本回答由一枚遊戲科幻迷原創,感謝點贊關注,我們一起科幻想象、暢遊宇宙!予人玫瑰,手有餘香!


一枚遊戲科幻迷


地球上約有1.3×10^50個原子,宇宙中為什麼只有10^78~10^80個原子?一眼望過去,貌似指數只差30個數量級,但這絕對是天文數字,大到難以想象。這說明大家對大數這個概念還不是很理解。指數問題後面再說,先說一下原子個數是怎麼算出來的?

地球的原子個數怎麼算出來的?

地球質量約為5.98×10^24千克,地球的平均密度約為鐵的一半,一個鐵原子的質量是9.29×10^-26千克,那麼地球的原子個數大約為:5.98×10^24 kg÷9.29×10^-26kg×2≈1.3×10^50個 。


宇宙中原子個數怎麼算出來的?

目前連宇宙究竟有多大都不太確定,如果宇宙是無限的,那麼原子就應該有無限多個。其實,這個數據是科學家基於可觀測宇宙的質量算出來的,並且只考慮了普通物質,暗物質及暗能量都沒有計算在內。

計算宇宙中原子數量的方法有很多,這裡用一種大家都能聽得懂的方法說明一下。這種方法是基於宇宙中的星系數目算出來的,不是太準確。

其實宇宙是非常空蕩的,可觀測宇宙半徑雖然達到了465億光年,但大部分都是真空。宇宙中的基本結構單元是星系,而星系又是由恆星組成的。在一個恆星系統中,恆星又佔據了絕大部分質量,比如太陽就佔據了太陽系中99%的質量。由於恆星主要又是由氫構成的,所以這裡所說的宇宙中的原子數主要是根據宇宙的質量與氫原子質量之比換算出來的。一個氫原子的質量約為1.67×10^-27千克。

根據最新的科學觀測,已知宇宙中大約有2萬億個星系。每個星系以銀河系為例,每個星系有大約2000億顆恆星,那麼宇宙中大約有4x10^23顆恆星。每顆恆星以太陽為例,太陽質量大約是1.99×10^30kg,根據氫原子的質量可以計算岀太陽大約有1.2x10^57個原子,於是就可以輕鬆得出,宇宙中大約有4.8x10^80個原子。


在普通物質中,氫的質量佔比大約為75%,氦的質量佔比大約為24%,其餘元素可以忽略不計,所以在計算過程中通常還要考慮氦。


指數究竟有多大?

指數究竟有多大?相信學過初中的都知道。那麼先來重溫一下100萬究竟有多大,100萬即10^6。太陽的體積是地球的130萬倍,太陽的質量是地球的33萬倍。僅僅相差6個數量級,就有如此大的差異,現在知道30個數量級究竟有多大了吧。

棋盤數米的故事,相信很多小朋友都知道。一個棋盤總共有64格,第1格放1粒米,第2格放2粒米,第3格放4粒米,第4格放8粒,依此類推,以後每一格放的麥粒數都是前一個格麥粒數的2倍,直到放滿第64格。看似數據很小,實際上第64格要放的米粒數有2^63粒,把底數換成10就更直觀了,第64格大約是9.2x10^18粒米。指數增長與線性增長的差異就是這麼大。

那麼總共要在這個棋盤上放多少粒米?有興趣的可以算一下哦。


科學探索菌


無聊的問題,他是覺得這兩個數差的很小,估計是他數學沒學好吧,這兩個數相差10^30次方倍。比如說太陽的質量是地球的330000倍,那麼假設一顆恆星的質量是地球的10^6倍,銀河系有4000億個恆星,也就是星系假設有5000億顆恆星。那麼銀河系的質量就有0.5×10^12,那再假設宇宙有2萬億個銀河系,也就是2×10^12,三個乘起來相當於宇宙的質量是地球的10^30倍。那麼假設宇宙中原子的平均質量等於跟地球的差不多,那麼宇宙中原子的個數也就是相差10^30倍。其實地球也就是宇宙的萬億分之一的萬億分之一的一百萬分之一而已。只不過現階段很多東西都是假設出來的大概數據,科學家無法測量出準確的數據,所以用10^28跟10^30。


謙和的熱帶魚


雖然不知道宇宙的原子數數據是怎麼統計出來的,不過發現題主“只有”用的好.....題主顯然對指數級沒有清晰的概念。不看有效數字部分,單單看量級,10^50和10^80是什麼差距呢,10^30倍...別看指數上只差了30啊,從原子個數上看,1g氫氣有6.02*10^23個氫原子(注意是0.5mol,不是氫氣分子)。拿地球和宇宙的量級去比,就像拿1g氫氣去和地球去比..當然有人可能會說我把質量和物質的量摻和在一起了……那好,迴歸正題單單就看原子數啊,現在用1粒1mm*1mm*1mm的沙子代表地球原材料,那麼組成宇宙的原料倉庫是什麼樣的呢?如果堆成立方體,是稜長10^8m的正方體。稜長10萬千米,光也要走0.3秒啊…假如你要檢查檢查這個倉庫,按照正常步速,走一圈得11年。何況這只是可見物質原材料,只佔宇宙的4%。


GottQ


很簡單,仔細一想就差不多明白了,就以地球有10∧50個原子,那麼兩個地球就有2x10∧50個原子,太陽就差不多有地球的130萬倍大小,也就是1.3x10∧56,再想宇宙中大約有2000億個恆星,也就是2.6x10∧68,這還是宇宙中所有恆星都是類似太陽的情況,所以在26後面有67個0的情況下在乘他個1000億最後得到2.6x10∧80。

通過簡單計算,事實上關於平方根的冪數,並不是那麼好增加的,從56到80其實擴大的倍數非常大。

順帶一提圍棋的落棋情況有10∧170種。


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