直径930亿光年的宇宙中有多少个原子？数字有点大，一排写不下

我们日常生活中能看到的东西，基本上都是由同一层次的基本粒子，即原子构成的。或者用技术术语来说，原子是构成一般物质的最小单位。小到铁丝、米粒，大到行星、恒星，再细分都是原子（或以原子为代表的元素）。

原子是维持物质化学性质的最小粒子。它包含原子核和原子核外的电子。原子核分为质子和中子。质子数决定了原子属于哪种元素。原子内部的质子数和电子数相等，如果多得或少了电子，就会变成离子；或与其他原子的电子形成共价键形成分子。但本质上，这些元素还是有着自己独特的性质，也可以看作是不同形态的“原子”。

除了在实验室，我们不可能把物质分成原子，因为它太小了，一般在10^-10米的半径范围内。

真的很厉害！这些微小的粒子最终构成了我们庞大的宇宙。科学家证明，可观测宇宙的直径为930亿光年，1光年约合9.46万亿公里。两者之间的规模差距令人震惊。

那么，整个宇宙包含了多少个原子呢？

很明显，我们不可能仅通过这两个维度来计算，因为宇宙中的大部分空间都是高度真空的。所以，这样的计算其实是相当复杂的。

不用想，这一定是个天文数字。要知道，人体内只有7x10^27个原子，也就是70亿万亿个原子。与宇宙相比，一个人可以说是渺小得几乎可以忽略不计。因此，宇宙中的原子数量一定远远超过人们的想象。

那么我们如何推断宇宙中的原子数呢？

首先，我们要知道宇宙中的物质是否恒定。爱因斯坦告诉我们，物质和能量可以相互转化。这意味着，在宇宙的某个地方，物质的数量在波动。但是，当我们将空间尺度扩大到整个宇宙，将时间尺度扩大到宇宙138亿年的历史时，我们可以假设宇宙中的物质总量基本平衡。

为了计算方便，我们需要做一个假设，即宇宙中的原子存在于恒星中。恒星周围确实有行星和卫星，但科学家们不知道宇宙中有多少小天体。此外，行星和卫星通常比恒星小得多。比如在太阳系中，99.86%的质量都集中在太阳上，也就是大部分的物质都在太阳里。所以在这里，我们只能暂时忽略行星和卫星。

除此之外，我们还需要一个假设，即宇宙中所有的原子都是氢原子。这可能也会让你觉得难以理解，但现实情况是，根据美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的一项研究，宇宙中大约90%的原子都是氢原子。我们观测到的恒星中氢原子的丰度比这个还要高。原子种类决定质量，这是我们简化计算的一种方式。

有了这些简化的假设，推测宇宙中的原子数量就相对简单了。这个问题的本质就变成了宇宙中有多少颗恒星。这个问题分为两部分，即宇宙中有多少颗恒星，以及每颗恒星的重量。

根据欧洲航天局此前的研究，可观测宇宙中有100-10000亿个星系（甚至有人推测宇宙中有2万亿个星系），而宇宙中有100-10000亿颗恒星每个星系（银河系的恒星数量在1000亿到4000亿之间，是一个比较大的星系）。那么，整个宇宙大约有100万亿到100万亿颗恒星。我们在星等上妥协，假设宇宙中有1000万亿颗恒星。

那么，宇宙中恒星的质量是多少呢？

根据之前发表在期刊《科学》的研究报告，研究人员认为宇宙中恒星的平均质量为10^32千克，也就是1000亿万亿吨（我们太阳的质量大约是2000亿吨）亿吨）。

这样算下来，宇宙中物质的总质量约为10^55千克。

有了这个数据，只要知道氢原子的质量，我们就可以推断出宇宙中的原子数。

根据美国粒子物理国家实验室费米实验室的一项数据，平均每克物质中约有10^24个质子。对于一个氢原子来说，它只有一个质子和一个电子，而且电子的质量远小于质子的质量。所以这里我们忽略电子的质量，那么可以认为每克物质有10^24个氢原子。

答案出来了：在直径930亿光年的可观测宇宙中，大约有10^82个原子。说白了，大概就是这个数字——

这个数字太大，写不成一行……

需要说明的是，原子构成的物质并不是整个宇宙。要知道，根据目前的研究，可见物质的总质量能量只占宇宙的4.9%，剩下的26.8%和68.3%被暗物质和暗能量占据，它们不是由原子构成的。也就是说，即使有这么多原子，也只占可观测宇宙的一小部分。

这还不算不可观测的宇宙，它比我们可观测的宇宙要大得多。至于有多少个原子，恐怕我们永远也无从知晓。