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？
1个回答
展开全部
宇宙在宏观和微观上确实有空隙
的确，宇宙虽然非常广大，但绝大部分空间是“空的”，星球、星系、星云和尘埃杂质所占宇宙空间比例很小，小的几乎可以忽略。如果把所有物质转换为氢原子，那宇宙的物质粒子密度大约每立方米只有一个氢原子。这还只是宇宙中宏观物质之间的空隙，那微观上每个原子内部又是什么情况呢？
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。
由于黑洞和白矮星与本题无关，我们只作简单介绍，在此不多作讨论，我们只讨论中子星的状态。
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，
就像别的黑洞一样，连光也逃不出去，光速成为物体运动最高速，而人类就居住在黑洞里，竟然都活得好好的。哈哈，你们相信吗？
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。
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！
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。
的确，宇宙虽然非常广大，但绝大部分空间是“空的”，星球、星系、星云和尘埃杂质所占宇宙空间比例很小，小的几乎可以忽略。如果把所有物质转换为氢原子，那宇宙的物质粒子密度大约每立方米只有一个氢原子。这还只是宇宙中宏观物质之间的空隙，那微观上每个原子内部又是什么情况呢？
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。
由于黑洞和白矮星与本题无关，我们只作简单介绍，在此不多作讨论，我们只讨论中子星的状态。
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，
就像别的黑洞一样，连光也逃不出去，光速成为物体运动最高速，而人类就居住在黑洞里，竟然都活得好好的。哈哈，你们相信吗？
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。
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！
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。
已赞过
已踩过<
评论
收起
你对这个回答的评价是？
推荐律师服务：
若未解决您的问题，请您详细描述您的问题，通过百度律临进行免费专业咨询
