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?
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宇宙中“所有原子电子都紧挨着不畄空隙"的假设,是不科学的!因为,那样原子电子一切物质就不能运动变化了,失去了运动变化的物质,大小也不存在了,个体与群体也不存在了,物质运动自身也不存在了! 同时,物质的内外大小,都只能存在在空间之中,失去空间,就失去了物质存在的根本条件! 而物质运动没有了,空间时间也没有存在的必要而消失了!
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。
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。
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