由于宇宙空间在加速膨胀,宇宙诞生到现在的时间和光速都是有限的,所以我们所能观测的范围也是有限的——被限定在以地球为中心,半径为465亿光年的区域,这就是可观测宇宙。而宇宙的另一部分处在我们的观测范围之外,所以我们无法了解到整个宇宙的情况,下面的估算都是以可观测宇宙为基础。 为了估算可观测宇宙中的原子数量,首先需要知道宇宙中的物质和能量组成。宇宙中26%为组成不明的暗物质,69%为组成不明的暗能量,只有5%是由原子组成的普通物质,另外还有极少比例的光子和中微子。 在普通物质中,氢最多,质量占比高达75%;紧随其后的是氦,质量占比接近25%。也就是说,比氦更重的元素在宇宙中非常少。这是因为氢和氦是在宇宙最初时刻合成出来的,而其他元素都是在与恒星有关的过程中合成出来的。 接下来,只要知道可观测宇宙的总质量和氢原子、氦原子的质量,就能估算出可观测宇宙中的原子总数。 根据美国宇航局(NASA)的威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)公布的数据,可观测宇宙的平均密度约为9.9×10^-27千克/立方米。而可观测宇宙的半径约为4.4×10^26米,所以可观测宇宙的总质量为: M=ρV=ρ4/3πr^3=3.5325×10^54千克 由于普通物质的占比为5%,所以可观测宇宙中的普通物质总质量为: Mo=0.05M=1.76625×10^53千克 另一方面,一个氢原子的质量为1.6736×10^-27千克,一个氦原子的质量为6.6465×10^-27千克,由此就能计算出氢原子和氦原子的数量分别为: n1=0.75Mo/m1=7.9×10^79个 n2=0.25Mo/m2=6.6×10^78个 因此,可观测宇宙中的原子总数约为: N≈n1+n2=7.9×10^79+6.6×10^78=8.56×10^79个 此外,每个氢原子中包含一个质子和一个电子,每个质子中又有三个夸克,所以每个氢原子包含了4个基本粒子,由此可以算出可观测宇宙中氢原子包含了3.16×10^80个基本粒子。另一方面,每个氦原子中包含两个质子、两个中子和两个电子,每个中子也是由三个夸克组成,所以每个氢原子包含了14个基本粒子,由此可以算出可观测宇宙中氦原子包含了9.24×10^79个基本粒子。因此,可观测宇宙中总共存在大约4×10^80个基本粒子。 另据估计,围棋的变化总数可达10^170,这个数量要远高于可观测宇宙中的原子总数。但整个宇宙有多大现在还不明确,所以究竟是围棋的变化总数更多,还是整个宇宙中的原子总数更多,目前不得而知。 如果整个宇宙非常大,甚至是无限大,那么,围棋的变化总数不会多于整个宇宙中的原子总数。反之,如果整个宇宙只比可观测宇宙大了没多少,那么,围棋的变化总数将会超过整个宇宙中的原子总数。 宇宙中原子数量大约在10的80次方这个数量级,但要注意的一点是,这个数据仅仅是可观测宇宙的估算值。 宇宙有多大?这个问题并不容易回答,因为人类对于宇宙的探索几乎都是依靠接收电磁波(光)来获取信息,而宇宙中第一缕自由光诞生于宇宙大爆炸后的38万年,而咱们常说的可观测宇宙的半径就是当时光源现在所处的位置,大约为460亿光年远。 也就是说可观测宇宙的直径约为920亿光年,而再远的宇宙空间,它们的模样人类就没法通过光来分析研究了。那么可观测宇宙内包含了多少物质呢?如果知道了这一点,宇宙的原子总数就能算出来了。 按照各向同性,我们认为星系应该是均匀分布在宇宙空间中的,如果我们对某个方向区域作长期观测,以获得该方向区域内星系数,那么就能估算出整个可观测宇宙内的星系总量。 以银河系的质量为标准,估算出整个可观测宇宙内星系总质量,最后单个原子质量就以氢原子为标准,便可得到可观测宇宙中原子总量是在10的80次方这个数量级左右。 当然了,估算宇宙中原子总量的方法不止一种,但最后的结果都是在80次方上下。 至于围棋的走法为何比可观测宇宙中的原子总量还多呢?实际上,题目说的10的170次方还是少的了。 围棋盘面上有361个点,在不考虑规则时,走法总共有361!种(数量级为10的768次方);如果不考虑走法,只算最终盘面有多少种,因为每个落子点只存在三种可能(黑、白、空),因此盘面的上限为3的361次方种。 总的来说,虽然可观测宇宙的直径足足有920亿光年,包含了不计其数的星系,但估算出的原子总量也只有10的80次方,远远赶不上围棋的走法。期待您的点评和关注哦! 现代宇宙学认为宇宙是有限无界的,因此组成宇宙物质的原子的数目也是有限的。可世界好多事物是无限的,比如说数学上好多问题都是无穷的、无限的。整数是无限的、自然数是无限的、小数是无限的、偶数是无限的、圆周率π不循环位数是无限的等等。它们的数量都要比宇宙中原子的数量大的多。 上面所说都是无限的事物,当然要比有限宇宙原子的数量大了,下面我们再说一下有限事物比宇宙原子数量大的例子。在比较之前,咱们先来算一算宇宙到底有多少原子? 宇宙中原子数量的算法 要想算宇宙的原子总数,当然要先算出宇宙的质量。 根据物质不灭定律和能量守恒定律,宇宙总质量是不变的,总能量也是不变的。当然也就不允许具有相对论质量的光子"逃脱"出宇宙。按照牛顿力学的理解,光子这么高的速度还没有挣脱宇宙,完全是因为现在宇宙物质密度的引力提供了足够的向心力,但随着宇宙的膨胀,物质密度越来越稀、温度也逐渐变低,低密度的宇宙物质的引力不足以提供光子运动所需的向心力,这就到了光子逃脱的临界点,这时的宇宙物质密度ρ就是临界密度。 设宇宙总质量为M,光子的相对论质量为m,光子到宇宙中心的距离,即宇宙的临界半径(也是允许的最大半径)为r,光速为C,则宇宙的体积V=4πr³/3,所以M=ρV=4πr³ρ/3。再根据万有引力定律和向心力公式(光子运动所需的向心力由光子与宇宙总质量之间的万有引力提供),F=GMm/r²和F=mC²/r,三式合并计算。已知G为万有引力常数,大小为6.67x10^-11牛·米²/千克²,C=299792458米/秒,而临界密度ρ经有关理论计算值为5x10^-27千克/米³,π取3.1415926,计算宇宙总质量M=C³√3/(4ρπG³)=3.415788x10^53千克。 按宇宙元素丰度,氢元素75%和氦元素25%占据绝对地位,其余较重元素的只是在我们地球等一些类地行星上才占有较大的比例,在宇宙尺度上,所有其他较重元素总和占比只在千分之一以下,因此我们主要以氢氦两种元素来算原子数即可。 已知氢原子质量为1.66x10^-27千克,氦原子质量为6.6969x10^-27千克。则按照3:1的比例,宇宙中氢元素的质量为3.415788x10^53x0.75=2.561841x10^53千克,那氢原子的数目为(2.561841x10^53)/(1.66x10^-27)=1.54327771x10^80个。宇宙中氦元素的质量为0.853947x10^53千克,那氦原子的数目为(0.853947x10^53)/(6.6969x10^-27)=1.2751378x10^79个。则宇宙中原子总数为1.67079149x10^80个。 围棋下法种数等有限事物和宇宙中原子总数的比较 如果按题主所说围棋的走法有10^170种,那肯定是大于宇宙的原子总数。只不过不知题主的围棋走法是怎么算出来的。 围棋19x19道线共361个交点,黑白两子轮流下子,每次只下一子,所以作为一方(黑方)最多有181x180x179x……x1种下法,即181的阶乘,再乘上另一方的下法种数180的阶乘,总数为7.304683254x10^660,这还没加上下到半截投子认输的情况,比宇宙中的原子总数更大的多。 实际上比宇宙中原子总数大的例子还有很多,比如填满930亿光年可观测宇宙的砂子粒数为10的105次方以上, 显然大于宇宙的原子数,因为宇宙间并非塞满了原子,实际上平均1立方米只有一个原子,虚空远远大于物质。 标准的围棋,它的棋盘上总共有横竖各19道线,那么在围棋的棋盘上总共有361个落点,这样的话,按照简单的数学计算,第一个落子有361种可能性,第二个落子有360种可能性,依次可以类推,那么最终的可能性就是361!,即361*360*359*358*...............一直乘到1,最终的结果非常巨大,总计10^768种可能。 当然以上这只是数学计算上的可能性,如果考虑到围棋在走法的多变的话,那么围棋的下法可以说是无限的。 下面再来说说宇宙中原子的数量是如何计算的吧?宇宙中的原子数量究竟有多少呢? 计算宇宙中的原子数量是粗略的估计值,而且计算的也只是可观测宇宙的范围,大约是直径930亿光年的范围。 对于原子数目的计算有三种方法,一种是根据宇宙微波背景辐射计算出来的原子数目,第二种是根据可观测宇宙中星系的大致数目,与典型的星系质量,计算出可观测宇宙的大致质量,然后除以占据宇宙可见总质量最多的氢原子质量,得出大致的宇宙原子数目,第三种比较麻烦在此不做详述,主要是根据质子电子的比重计算出来的原子数目。 以上的几种方法大致计算出的可观测宇宙原子的数目大概在10^78-10^82之间,以此可见,远小于围棋的简单数学计算的走法可能性。 对此你有什么看法呢?欢迎在下方留言探讨。我是科幻船坞,热爱科学、喜爱科幻,感谢大家的阅读,本文图片来自于网络,侵删。 一定要加个前题:在人类可观测宇宙中。 没有这个前题就是耍流氓。 这只是下围棋的人的主观看法而已 说围棋的下法比宇宙原子还多 显得下棋人聪明 脑子好使 呵呵 井底之蛙罢了 不要说 比那个数字再大亿万倍又能如何 宇宙无边无际 下围棋的人知道原子有多大吗 实在是愚蠢得可笑 这不对的,首先围棋是有规则的,宇宙有没有规则边界还不清楚。有规则就有规律有规律就能穷举,但是对宇宙连有没有规则搞不清 盲目的去比较是不科学的。 这个问题其实就是个无赖问题,就是一个说明感觉错觉的问题,以己之长攻彼之短这谁不会。举个例子,我家开了一个幼儿园,共有大中小3个班级,每班有33个小朋友,我是校长,明天有我带领小朋友们上一节室外课——就是玩耍,问:是宇宙中所有的原子数目多?还是围棋的走子变化多?还是我和小朋友走路步数的走法多?(假设每个人每秒钟最多能走一步)谁能解答一下? 宇宙中的原子总数大约是10的80次方左右,不记得是那本书看到的了。 根据可观测质量只占5%,是不是可以说有可能平行宇宙有50个,甚至更多!