隔壁王叔爱串门

虽然液体和固体非常难以压缩，但其实组成物质的原子非常空旷，原子中超过99%都是空的。但由于电磁力的存在，阻止了原子被压缩成又小又密的状态。如果把人的原子内空间都去掉，人会被压缩到15微米。那么，如果压缩宇宙中所有的原子，使原子核和电子都紧紧挨着，不留空隙，该物质会有多大？

事实上，在宇宙中就有类似这种状态的天体，那就是白矮星。对于质量不超过太阳8倍的中低质量恒星，当它们耗尽核燃料之时，将会发生引力坍缩，自身重力会压碎原子的电子壳层，使得原子核被紧密压缩在一起，这样的天体被称为白矮星。经过强烈压缩之后，白矮星的平均密度可达10亿千克/立方米。

那么，如果把宇宙中的所有物质压缩成白矮星的状态，那么，该物质会有多大？

首先，这里讨论的宇宙指的是可观测宇宙，因为我们不清楚整个宇宙的确切大小。其次，这里讨论的物质是指由原子构成的普通物质，不包括那些数量更多的神秘暗物质和暗能量。

据估计，可观测宇宙中的普通物质总质量至少为10^53千克。根据下式：

m=ρ·V=ρ·4/3πr^3

由此可以算出r≈30光年。

可以看到，宇宙空间和原子空间真的非常空旷。可观测宇宙的半径在压缩前可达465亿光年，而其中的所有物质压缩成白矮星的状态之后，半径仅为30光年，这要远远小于星系的尺度。

不过，如果把宇宙中的所有物质压缩成白矮星的状态，这并不会稳定。由于自身重力足够强大，这会导致电子和中子简并压力都被重力压垮，导致物质无限坍缩，最后的结果将会成为黑洞。那么，这个黑洞会有多大呢？

根据史瓦西半径：

这个黑洞的视界半径只与质量有关，代入数据可以算出为157亿光年。这是一个相当大的范围，没有任何东西可以逃出该区域。

此前，有人猜测，我们会不会就在一个黑洞的内部呢？

虽然这个猜测看似合理，但计算结果表明并不成立。因为可观测宇宙半径远大于157亿光年，而整个宇宙的大小更是不可测量。

火星一号

如果让宇宙中所有原子的原子核和电子都紧挨着、不留空隙，有多大？

这是一个非常有趣的话题，整个宇宙的原子核一个个都挨在一起，这将是一个如何的天体哈，当然事实上并不会存在这样的天体，但我们可以来讨论下假如存在这样的天体会如何！

可观测宇宙大约为930亿光年，整个可观测宇宙大约有10^80个原子，那么一个个原子核大约有多大呢，这好像是一个问题，因为是原子核堆积在一起？

一、原子核堆积在一起的是什么物质？

我们都知道决定元素属性的是原子，如果是氢原子那么组成氢元素，如果是铁原子那么组成的将是铁元素！请问是什么属性决定了氢原子直接的差异？

原子的属性有原子核中的质子决定

一个质子的是氢元素，两个质子的氦元素....二十六个质子的是铁元素，不同的中子数则决定同一种元素的同位素，它并不能决定元素的种类，但它会决定元素的活跃度，比如会因为衰变而成为另一种元素。

质子与质子以及中子之间是由强作用力结合在一起的，但在正常情况下电子与质子与中子并不能在一起，因为泡利不相容原理，多颗电子并不占据一个量子态，因此它们在正常条件下都围绕在原子核周围以电子云模式存在！

但在巨大压力的作用下，电子是可以被压入原子核与质子中和成中子，成为一个个中子挨着的状态，这就是传说中的中子星物质！

二、所有的中子都挨在一起有多大？

为什么把电子和质子丢了？如上文所说无限靠近的电子将和质子中合成中子，因此宇宙中剩下的都是中子，那么将这些中子都结合在一起有多大呢？

中子星的密度为10^11千克/立方厘米，而整个可观测宇宙的质量的其中一个数据是3.4 x 10^54千克！

那么这个球体的体积是： 3.4 x 10^43 立方厘米

即 3.4 x 10^37 立方米

如果是一个球体的话，半径大约为：200.9695亿千米的一个球体！

200亿千米大概是多大？我们来看一张图便可知！

1979年出发出发的旅行者1号，截至到2018年11月时它距离地球月216亿千米！刚好和这个中子组成的球体差不多大，也就是说这可中子球的直径并没有超出太阳的日球层多远！但广义上的太阳系以奥尔特云为界，直径达一光年！

三、假如这些物质都堆积在一起，会是什么天体？

其实超过奥本海默极限的中子星就坍缩为黑洞了，根本不可能累积到那么大，不过我们倒可以来计算下这个质量坍缩后的黑洞视界有多大！

根据上述公式，计算后的史瓦希半径高达：486.7亿光年，这和可观测宇宙的半径非常接近（可观测宇宙其中一个数据是半径465亿光年），当然这也是我们生活在一个黑洞里的原因由来！因为我们在黑洞的视界内，因此即使我们以光速都无法逃离这个处在视界内的宇宙！这个好玩的话题居然带出了黑洞宇宙话题，实在比较有意思！

星辰大海路上的种花家

要想回答这个问题，首先必须能够确定或者回答下面两个问题：

1、提问者有能力确定宇宙有多大吗？或者人类已经确定了宇宙有多大吗？

2、提问者有能力确定宇宙中有多少物质吗？或者人类已经确定了宇宙中有多少物质吗？

毫无疑问的是，上述两个问题目前都没有答案。所以，提问者提出的这个问题也不可能有答案。

无船也渡河

答：如果把整个可观测宇宙的物质，聚集成中子星的物质形态，对应半径只有数亿公里，远远没有太阳系的范围大。

原子由核外电子和原子核构成，原子核又由中子和质子构成，但是在核外电子与原子核之间，其实有着很大的间隙，正常情况下原子核的体积只占了整个原子的百万分之一，同样原子核中质子和中子之间也存在很大的间隙。

在足够的能量下，电子是可以坠入原子核与质子结合成中子的，宇宙中的中子星就是这么形成的，中子星密度高达每立方厘米10^11kg；目前人类能所处的可观测宇宙，半径465亿光年，质量大约是10^53kg，有着上万亿个星系。

宇宙中的可见物质，氢元素和氦元素占了绝大部分，如果我们考虑宇宙中所有原子都转变为中子，然后中子一个挨着一个，那么可以粗略估算，宇宙中所有物质组成的体积为：

V=M/ρ=10^36立方米；

对应的球体半径大约是6亿公里（火星轨道半径是2.3亿公里，木星轨道半径是7.8亿公里），当然，这只是一个粗略估算的数值。

实际上，如果宇宙所有物质都聚集在一起，那么早就塌缩成黑洞了，无法形成中子星的物质形态，理论上中子星的质量上限大约只有3倍太阳质量。

如果我们可观测的所有物质塌缩成一个黑洞，黑洞质量高达10^53kg，对应的史瓦西半径高达156亿光年，在此区域内没有任何物质能够逃离。

当然，以上计算均已可观测宇宙为基础，而我们所处的宇宙实际有多大，目前谁也不知道，或许我们可观测宇宙的范围，远远比我们可观测宇宙广袤。

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艾伯史密斯

所有的费米子都有内部世界，也就有内部空间。没有空间只有物质的状态就是太极状态。就是一个奇点。没有空间也就没有大小可言。没有大小的数是虚数，没有大小的空间是虚空间。

全都是考验

宇宙在宏观和微观上确实有空隙

我们知道原子由原子核与核外电子组成，现代科学已经探明，由质子和中子组成的原子核体积只占整个原子的几千亿分之一，

核外电子在这“无比巨大”的空间中运动，而核外电子的半径不大于10^-22米，与质子、中子相比完全可以忽略不计。因此如果把原子空间都压缩掉，只剩下原子核和电子，那全宇宙的实体物质又会缩小几千亿倍。

这种电子和原子核紧挨在一起的状态在宇宙中是存在的，就是我们常说的中子星。

所谓中子星就是全部都是由中子紧挨着组成的星体，是将核外电子压进原子核中的质子后，原子核全部变成中子后形成的。中子星的密度大得惊人，为10^11千克/立方厘米，即每立方厘米1亿吨，相当于一个花生米大小的物质重达1亿吨。

但是如果想把电子压进质子，然后把全是中子的原子核紧紧挨在一起需要很大的力量，形成这种状态或类似的状态需要特定条件。就目前人类的认识，这种状态是大质量恒星的最终演化产物，可以说原子收缩的过程就是相应质量的恒星演化的过程，下面我们简单作一介绍。

不同质量恒星演化的结果也是不同的

据科学研究表明，1.44倍以下太阳质量（钱德拉塞卡极限）的恒星在内部所有核聚变结束后，因失去抵抗恒星自身质量产生的强大引力的能力，恒星会在自身引力的作用下急剧收缩，原子中的核外电子克服泡利不相容原理带来的压力，摆脱原子核束缚，游离在原子核周围，原子空间被大大压缩，但这时的电子还并没有压进质子中，由这种状态形成的星体叫白矮星，它的密度为每立方厘米1吨。

质量在1.44倍――3.2倍太阳质量（奥本海默极限）的恒星在演化末期，自身强大的引力会进一步克服电子简并压，把电子压进质子形成中子，最终形成中子星。这种状态应该是题主所说的状态。当然大于3.2倍以上太阳质量的恒星会克服中子简并压，最终形成黑洞或夸克星。

对本题的回答

现在知道了中子星的密度（就是将来把原子核和电子紧挨在一起、不留空隙的密度）ρ=10^11千克/立方厘米，如果再知道宇宙的质量M，根据公式ρ=M/V，就可求出全宇宙所有原子的原子核和电子紧挨在一起、不留空隙的组合起来的体积V了。现在的问题是密度知道了，但真正宇宙的质量无法确定，目前我们只大体知道可观测宇宙的质量为10^54千克数量级，因此我们只能拿可观测宇宙来计算，取M为10^54千克，代入Ⅴ=M/ρ，即V=10^54/10^11=10^43立方厘米=10^37立方米。转换为球体，则V=4πr³/3，算出半径r=1336731471公里≈13.4亿公里，这个距离还不如土星到太阳的平均距离14.3亿公里远。

当然，正如上面所说，超过3.2倍太阳质量的恒星是不会成为中子星的，因此全可观测宇宙物质的原子核不会老老实实凑在一起，它们会继续坍缩，最终可能成为黑洞。这个黑洞的视界可以通过史瓦西半径公式Rs=2GM/C²求得，其中G为万有引力常数，大小为6.67x10^-11牛·米²/千克²，M这里为宇宙总质量，C为光速，可求得Rs=1570亿光年。可以看出，如果把整个可观测宇宙看成一个黑洞，黑洞的史瓦西半径还大于宇宙成为中子星状态的半径，也大于现在可观测宇宙的半径（465亿光年），难怪有人说宇宙就是一个超级黑洞，

当然这也很像宇宙诞生的逆过程，它最终也有可能会收缩为一个奇点回到宇宙诞生前的状态。这时就没有什么黑洞视界了，整个宇宙收缩为一点了。

物原爱牛毛1

紧挨着没有空隙，不准晨跑？非蔽死不可，一定打架，互相压缩就会产生爆炸，所以一定要让它的运动，江山易改性格难移，人不运动都会死，何况他们这些小小无头脑的孩子。

不用这个笨法，就用小朋友学过的十一法得了，每个小孩（核子，电子，60多种子子，铁坚子，海棉软子，量子子）的体积多少再一个一个地加起来就行啦。

霜叶9975

当我们在晴朗的夜晚里仰望星空时，通常都会被天空中密密麻麻的星星吸引，这会给我们造成一种感觉，那就是宇宙是充实的，在宇宙空间中布满了各式各样的天体。

然而事实却并不是这样，因为不管是从宏观还是从微观的角度来看，我们所处的宇宙，都是一个不折不扣的“超级虚胖子”。

在我们的印象中，八大行星围绕着太阳有条不紊的运行，形成了一个熙熙攘攘的太阳系。但实际情况却是，这些行星非常稀疏地分布在一个半径大约为45亿公里的圆形区域，彼此之间相隔甚远。

假如将八大行星紧紧地挨在一起，仅仅是地球和月亮之间的距离（约38万公里），就可以将它们全部装下。需要指出的是，这样的物质密度在宇宙空间中已经算很高了，实际上，宇宙的密度比这要低很多，相关数据显示，宇宙的平均密度仅为（10^-29)克/立方厘米。

再来看微观世界，如果把一个原子比作一座50层的高楼大厦，那么这个原子内的原子核大约只有一个乒乓球那么大，而电子则只是这座高楼里漂浮的几粒尘埃，除此之外，整个原子空间里几乎什么都没有。

宇宙是如此的空旷，不免令人吃惊，同时也让人好奇，如果将宇宙中的所有原子核以及电子，全部都紧紧地挨在一起，形成一个不留空隙的物体，那么这个物体会有多大？

事实上，宇宙中确实存在着这种致密天体。在大质量恒星生命的末期，它们会因为失去核心的能量而坍塌，并发生威力巨大的超新星爆发，这时巨大的力量会将恒星核心中的电子压进了原子核，并与原子核内的质子中和形成了中子。

这些中子与原子核内之前的中子一起，被压缩得紧紧地挨在一起，就形成了一种被称之为“中子星”的天体。

考虑到宇宙的无限性，这里我们的讨论只能在限制在可观测宇宙的范围。又因为我们对暗能量、暗物质几乎一无所知，所以它们也不在我们今天的讨论范围内。

因此，我们可以将这个问题准确地定义为：如果将整个可观测宇宙压缩成一颗中子星，那这颗中子星有多大？

这个问题就比较简单了，我们只需要知道整个可观测宇宙的质量，以及中子星的密度，就可以得出答案。

已知中子星的密度约为 （10^14）克/立方厘米，而关于可观测宇宙的质量，目前科学界还没有统一的数据，这里以“WolframAlpha”（一个计算知识引擎）提供的数据为参考，即可观测宇宙的质量为（3.4 x 10^57）克。

根据体积公式“体积等于质量除以密度”，通过简单的计算，我们就可以得出，这颗“超级中子星”的体积为 3.4 x 10^43 立方厘米，即3400亿亿亿亿亿立方厘米。看起来这个数字很大，但实际换算一下，它只不过是一个半径约为200亿公里的球体而已。

广义太阳系的半径大约为1光年，而1光年的距离约为94605亿公里，也就是说这颗由整个可观测宇宙压缩成的“超级中子星”，其体积远远不如我们太阳系大。

是的，我们所处的宇宙就是这么空旷，平均算下来，每立方米的宇宙空间，就只有几个氢原子。

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魅力科学君

题中所称原子，应该大体上指的就是卢瑟福原子模型，也就是居于中心位置极小的原子核与外围以云雾方式处于运动状态的核外电子两部分组成。而题中的“空隙”的概念，也就是基于将质子和电子压缩为中子并且以具有清晰边界的球状体为前提的。按照这样的模型来计算，其他答题者给出了很好的答案，即太阳系尺寸大小的中子星，或者一百余光年半径的黑洞。

其实，宇宙大爆炸理论早就告诉过我们这个问题的答案。答案是——从零到无穷大！

对，答案就是一个过程，从奇点的零半径，到眼下的数百亿光年，或许还有更为久远以后的无限大半径。

（传统的空隙概念，基于物体清晰边界的存在，比方说地球与月球之间的空白地带。而实际上，在微观世界，基本粒子之间，是没有清晰的边界的，也就是说，在微观尺度上考查，世界或者物质，根本就不存在空隙。以前所谓的空隙，早已被充满了力场，从而形成了基本粒子们在空间上的弥漫。）

郭城3点14壹伍玖

目前关于宇宙起源的主流理论认为大约在138.2亿年前，宇宙在一个致密炽热的奇点爆炸中产生。宇宙在大爆炸之初，产生了中子、质子、电子等形成物质的基本粒子。大爆炸之后随着宇宙的不断膨胀，宇宙中的温度和密度开始下降，这些基本粒子开始形成原子并最终形成了我们今天宇宙中的所有物质。

图示：宇宙大爆炸

如果将宇宙中所有的原子的原子核和电子都紧挨着，不留空隙，那么它们会有多大？这个问题让我想到了宇宙诞生之初。宇宙诞生之初就是这么一个状态，所有构成宇宙的基本粒子都挤在了一起，没有空隙。因此我觉得如果发生这种情况，宇宙中的所有原子核和电子都紧挨着，那么宇宙中的所有物质只有一种结果，那就是宇宙又回到了大爆炸之前的奇点状态。那么它有多大？就如同科学家设想的那样，体积无限小，密度无限大。

原子是构成一般物质的最小单位。在化学反应中，原子是不可在分割的。但是在物理状态下是可以在分割的。原子是由原子核和电子组成的。电子围绕在原子核的周围飞快的转动着。原子核占据了整个原子的绝大部分质量，但是它却非常的小。

图示：原子结构示意图，中间是原子核，周围是电子

打个比方，如果我们把原子看做是一个直径200米的运动场，那么原子核就是位于运动场中央的一只仅有5毫米的蚂蚁。想象一下原子核是有多么小。原子内部的空间是有多么的大？因此才有了问题中的想法，如果我们把原子中这么大的空间全部压缩掉，让电子紧挨着原子核会是什么样子呢？

电子紧挨着原子核的这种状态在宇宙中也是存在的，这就是中子星。中子星中的物质的密度极大，每立方厘米的中子星物质大约有1亿吨到10亿吨。如果把地球压缩成一颗中子星的话，它的直径只有22米。宇宙中的中子星的质量在8个太阳到30个太阳质量之间，如果质量再大它就变成黑洞了。

图示：中子星

所以，如果说把宇宙中所有的原子核和电子都紧挨的话，宇宙将会被大大压缩。宇宙将变成一个巨大的黑洞，整个宇宙形成的黑洞将会继续压缩，最终回到了宇宙大爆炸前的那种奇点状态。一个无法用数字描述的极小状态。

图示：黑洞

这时候的宇宙就会在酝酿着下一次大爆炸，一个全新的宇宙即将诞生！

關鍵字: 宇宙 原子 空隙