发信人: jasper_chen()
整理人: bsese(2000-04-14 08:16:26), 站内信件
|
９ 宇宙中到底有多少粒子？
实际上，这个问题不可能有肯定的答案，这首先是因为没有人能确切地知道
宇宙有多大。但是，我们可以作一些假设。
有人曾作过一个估计，认为在我们这个宇宙中大约有１００，０００，００
０，０００（亦即１０＾１１）个星系。这些星系，平均来说，每一个的质量都
比太阳的质量大１００，０００，０００，０００（亦即１０＾１１）倍。
这就等于说，宇宙间物质总量等于太阳质量的（１０＾１１）＊（１０＾１
１）（亦即１０＾２２）倍。换句话说，宇宙间的全部物质足够形成１０，００
０，０００，０００，０００，０００，０００，０００（亦即１０＾２２）个
太阳。
太阳的质量是２＊（１０＾３３）克。这就等于说，宇宙间的全部物质的质
量是（１０＾２２）＊２＊（１０＾３３）（或者说２＊（１０＾５５））克。
这个数字可以写为２０，０００，０００，０００，０００，０００，０００，
０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００
，０００，０００，０００克。
现在让我们再从另一个方面来看一看。宇宙的质量几乎完全集中在它所含有
的核子中（核子是组成原子核的主要粒子）。核子是很小很小的东西，需要有６
＊（１０＾２３）０个核子才能构成一克物质。
既然需要有６＊（１０＾２３）个核子才能构成一克物质，既然宇宙中含有
２＊（１０＾５５）克物质，那么宇宙间总共就应该有６＊（１０＾２３）＊２
＊（１０＾５５）（或者说１２＊（１０＾７８））个核子。为方便起见，可以
把这个数字写为１．２＊（１０＾７９）。
天文学家认为，宇宙间有９０％的原子是氢，９％的原子是氦，其余１％则
是各种更为复杂的元素。就是说，在含有１００个原子的一个典型样本中应当含
有９０个氢原子，９个氦原子和１个别的原子（比方说一个氧原子）。我们知道
，每个氢原子的原子核有一个核子，即质子。每个氦原子核含有４个核子，即２
个质子和２个中子。每个氧原子核含有１６个核子，即８个质子和８个中子。
因此，这１００个原子总共应当含有１４２个核子，亦即１１６个质子和２
６个中子。
这两类核子有一个区别。中子不带电荷，因此不必去考虑同它相伴随的粒子
（电子）。质子带正电荷，因此，既然整个宇宙被认为是电中性的，所以只要有
一个质子存在，就应该有一个电子（带有一个负电荷）和它同时存在。
这样，每有１４２个核子，就应该有１１６个电子（以便和１１６个质子相
平衡）。为了保持这一比例，宇宙间的１．２＊（１０＾７９）个核子就应该伴
随有１＊（１０＾７９）个电子。把这些核子和电子加在一起，我们就得出宇宙
间全部物质所含粒子总数应为２．２＊（１０＾７９）。我们可以把这个数字写
为２２，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００
，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，００
０，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０００，０
００。
如果宇宙是由一半物质和一半反物质组成，那么，这些粒子中就应当有一半
是反核子和正电子。但是，这并不影响总数。
宇宙间大量存在的另一些粒子是光子、中微子，也许有引力子，但它们都是
没有质量的粒子，所以没有把它们计算在内。因此，总的说来，我们这个宇宙共
有２２＊（１０＾７８）个粒子。它们构成了一个相当大的宇宙。
阿西莫夫：《你知道吗？——现代科学中的１００个问题》
科学普及出版社 １９８０年
录入／校对：碧声 of MyScience
--
www.myscience.com.cn
MyScience科学新闻，最新最快的大众科技新闻，每日更新
※ 来源:．月光软件站 http://www.moon-soft.com．[FROM: 212.212.254.39]
|
|