Vso snov v vesolju – ne glede na to, kako velika, majhna, mlada ali stara je sestavljena atomi.
Vsak od teh gradnikov je sestavljen iz pozitivno napolnjenega jedra, sestavljenega iz protonov in nevtronov, in negativno nabitih elektronov, ki krožijo okoli njih. Število protonov, nevtronov in elektronov atoma določa, kateremu elementu pripada. periodni sistem In vpliva na to, kako reagira z drugimi atomi okoli sebe. Vse, kar vidite okoli sebe, je konfiguracija posameznih atomov, ki med seboj delujejo na edinstven način.
Torej, če je vse narejeno iz atomov, ali vemo, koliko atomov je v vesolju?
povezano: Zakaj je vesolje videti črno?
Če začnemo “majhno”, povprečno človeško telo vsebuje približno 7 oktiljonov ali 7×10 ^ 27 (27 ničel po 7) atomov. Skrbnik. Če pogledate to ogromno vsoto atomov samo v eni osebi, bi si morda mislili, da bi bilo nemogoče ugotoviti, koliko atomov je v celotnem vesolju. In imeli bi prav: ker nimamo pojma, kako veliko je celotno vesolje, ne moremo ugotoviti, koliko atomov je v njem.
Vendar je mogoče približno ugotoviti, koliko atomov je v atomih. opazen Vesolje – del vesolja, ki ga lahko opazujemo in preučujemo – z uporabo nekaj kozmoloških predpostavk in malo matematike.
opazno vesolje
vesolje je bilo ustvarjeno med veliki pok Pred 13,8 milijardami let. Ko je vesolje začelo obstajati, se je z točke neskončne mase in temperature začelo širiti navzven in se od takrat ni ustavilo.
Ker je vesolje staro 13,8 milijarde let in je opazovano vesolje tako daleč od nas, kot bi lahko v času njegovega rojstva potovala svetloba, lahko domnevate, da ima opazovano vesolje le 13,8 milijard svetlobnih let v vsako smer. . A ker se vesolje nenehno širi, temu ni tako. ko opazujemo oddaljeno Galaxy Ali zvezda, kar dejansko vidimo, je kraj, kjer je prvič oddajala svetlobo. Toda ko svetloba pride do nas, je galaksija ali zvezda bolj oddaljena kot takrat, ko smo jo videli. Z uporabo kozmičnega mikrovalovnega sevanja v ozadju lahko ugotovimo, kako hitro se vesolje širi in ker je ta hitrost konstantna – kar je trenutno najboljša ugibanja znanstvenikov (čeprav nekateri znanstveniki menijo, da se upočasnjuje).) To pomeni, da je opazna vesolje dejansko obsega 46 milijard svetlobnih let v vseh smereh, piše na sestrski spletni strani Live Science Space.com.
Toda če vemo, kako veliko je vesolje, nam ne pove vsega, kar vemo o tem, koliko atomov je v njem. Vedeti moramo tudi, koliko snovi ali stvari je v njem.
kozmični koncepti
Vendar materija ni edina stvar v vesolju. Dejansko predstavlja le 5% vesolja NASA. ostali so temna energija in temna snov, ker pa niso iz atomov, nam zaradi te skrivnosti ni treba skrbeti zanje.
povezano: Kaj se dogaja v medgalaktičnem prostoru?
Po navedbah Einsteinova V dobro znani enačbi E = mc ^ 2 sta energija in masa oziroma snov zamenljivi, zato je možno, da je snov mogoče ustvariti ali preoblikovati iz energije. vendar ob kozmični Obseg vesolja lahko domnevamo, da se količine ustvarjene in nestvorene snovi medsebojno izničijo. To pomeni, da je snov končna, zato je število atomov v opazovanem vesolju enako, kot je bilo vedno, glede na znanstveni ameriški. To je pomembno, ker naša slika opazovanega vesolja ni niti en sam posnetek v času.
Po naših opazovanjih znanega vesolja so fizikalni zakoni, ki ga urejajo, povsod enaki. Skupaj s predpostavko, da je širjenje vesolja konstantno, to pomeni, da je v velikem obsegu snov enakomerno porazdeljena po vesolju – koncept, znan kot kozmološki princip. Z drugimi besedami, ni vesolja, ki bi vsebovalo več snovi kot druge. Ta ideja znanstvenikom omogoča natančno oceno števila zvezd in galaksij v opazovanem vesolju, kar je koristno, ker je večina atomov znotraj zvezd.
poenostavite enačbo
Če poznamo velikost opazovanega vesolja in kako enakomerno in fino je snov razporejena, je veliko lažje izračunati število atomov. Preden pa razbijemo kalkulator, moramo narediti še nekaj predpostavk.
Najprej moramo domnevati, da so vsi atomi v zvezdah, tudi če niso. Na žalost imamo veliko manj natančno predstavo o tem, koliko planetov, lun in vesoljskih kamnin je v opazovanem vesolju kot zvezd, kar pomeni, da jih je težko dodati v enačbo. Ker pa je večina atomov v vesolju znotraj zvezd, lahko dobimo dobro oceno števila atomov v vesolju glede na to, koliko atomov je v zvezdah, in zanemarimo vse ostalo.
Drugič, domnevati moramo, da so vsi atomi v vesolju vodik Atomi, čeprav niso. Vodikovi atomi predstavljajo približno 90% vseh atomov v vesolju Nacionalni laboratorij Los Alamos, in še večji odstotek atomov v zvezdah, na katere se osredotočamo. Kot boste kmalu videli, so zaradi tega tudi izračuni zelo enostavni.
delati matematiko
Zdaj je končno čas za matematiko.
Da bi našli število atomov v opazovanem vesolju, moramo poznati njegovo maso, kar pomeni, da moramo ugotoviti, koliko zvezd je. V opazovanem vesolju je približno 10 ^ 11 do 10 ^ 12 galaksij in vsaka galaksija vsebuje 10 ^ 11 in 10 ^ 12 zvezd, v skladu s evropska vesoljska agencija. Tako dobimo nekje med 10 ^ 22 in 10 ^ 24 zvezdicami. Za namene tega izračuna lahko rečemo, da je v opazovanem vesolju 10 ^ 23 zvezd. Seveda je to le najboljše ugibanje; Galaksije se lahko razlikujejo po velikosti in številu zvezd, a ker jih ne moremo šteti ločeno, bo to za zdaj treba storiti.
V povprečju zvezda tehta približno 10 ^ 32 kg približno 2,2×10 ^ 32 funtov znanost abc, kar pomeni, da je masa vesolja približno 10 ^ 55 kg (2,2×10 ^ 55 funtov). Zdaj, ko poznamo maso ali količino snovi, moramo videti, koliko atomov vanjo sodi. V vsakem gramu snovi je v povprečju približno 10 ^ 24 protonov FermilabNacionalni laboratorij za fiziko delcev v Illinoisu. To pomeni, da je sorazmerno s številom vodikovih atomov, saj ima vsak atom vodika samo en proton (zato smo že prej domnevali o atomih vodika).
Tako dobimo 10 ^ 82 atoma v opazovanem vesolju. Da bi to postavili v kontekst, gre za 100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 atomov.
To število je le okvirna ocena, ki temelji na več predpostavkah in predpostavkah. Toda glede na naše sedanje razumevanje opazovanega vesolja verjetno ne bo predaleč.
Prvotno objavljeno na Live Science.