宇宙にはいくつの原子があるのでしょうか？

私たちには、階級、信念、国、職業、さらには好みまで異なる多くの違いがありますが、私たち全員に共通していることはミクロの設計図です… 人は皆原子でできているのです。

質量を持つものはすべて原子の配列であり、原子は物質を構成するブロックだからです。 観測可能な宇宙の原子の数は有限であり、原子はその配置を変えながら新しいものを作り続けている。 もし原子の数が有限であれば、宇宙に存在する原子の総数を計算することができますし、少なくとも大体の数はわかります。

ビッグバン

宇宙は非常に広大ですが、ビッグバン理論によると、無限小の点から拡大したとされています。 この結論は、一般相対性理論を用いて、観測可能な宇宙の時間的な広がりを逆補正することによって得られたものです。 この外挿は、密度も温度も無限大で、物質が存在し得ないような無限小の地点に帰結する。

このビッグバンは有限の時間、1300年代にさかのぼり、宇宙がどのような状態にあるのかを見ています。このビッグバンは、私たちの宇宙の年齢が知られている138億年前という有限の時間にまでさかのぼります。

私たちが宇宙を見るには、いくつかの物理的な障壁があります。 すなわち、電磁波が太陽系に到達する時間のあるところからしか、宇宙の一部を観察できないのです。

宇宙原理

もうひとつ考えておくべき点は宇宙の密度・分布です。 宇宙原理に基づけば、宇宙は大きなスケールで見ると均質で等方的です。 つまり、物理法則は宇宙全体で一様に作用し、大規模な構造で観察可能な不規則性はないはずです。 これは、物質についても同様で、宇宙全体に一様に分布している。 このことは、宇宙に存在する銀河や星の数を平均的に推定するのに役立つ。

簡単に言えば、宇宙はどこから見ても同じに見えるということです。

観測可能な宇宙の原子数

この計算の目的で、宇宙は水素原子だけで構成されていると仮定しましょう。 これは、計算を簡単にするために、均一性を与えるものです。 まず、太陽に含まれる水素原子の数を計算します。 太陽の質量は2.011×1033gで、水素原子の平均原子質量は1.008amuです。 太陽に含まれる原子の数を求めるには、太陽の質量を水素原子のモル質量で割って、それにアボガドロ数をかければよい。 アボガドロ数とは、ある物質の 1 モルあたりの分子、原子、化合物などの素粒子の数です。 (動画あり) – イラスト(白背景の水素原子の3Dイラスト)。 (動画あり) Illustration)S

宇宙が水素原子だけでできていると仮定すると、すべての原子は陽子を1つだけ持つことになり、計算が簡単になります。 (Photo Credit : general-fmv/ )

太陽の原子の数は1.201×1057個になります。 私たちの銀河系である天の川銀河には、約1011個の星があることが分かっています。

観測可能な宇宙には、約1011個の銀河があることが分かっています。 銀河の原子数と宇宙の銀河の数を掛け合わせることで、宇宙の原子数を求めます。 すると、宇宙の原子の総数は… 1078 になります！

この計算を行うもう 1 つの方法は、宇宙の質量を計算することです。 観測可能な宇宙には平均して約4000億個の銀河があることが分かっており、これは約1.2×1023個、つまり100兆個以上の星になります。 星1個の重さは平均1035gなので、宇宙の総質量は1058個、1.2×1052トンになります。 水素原子は陽子を1個しか持っていないので、すべての原子を水素と仮定すると、1グラムの物質には約1024個の陽子が含まれていることになります。

このように大まかに計算すると、1078 から 1086 までとなります。 平たく言えば、10兆ビギンテリオンと10万ビギンテリオンの原子があることになります。 もっと言えば、10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000原子のように見えるでしょう…確かにゼロがたくさんあります！

その原子の数は多いように見えますが、物質は観察可能な宇宙の4.9%しか構成していません。 残りは68.3%のダークエネルギーと26.8%のダークマターで構成されています。 また、暗黒エネルギーと暗黒物質は、通常の物質と同じように、宇宙空間に一様に分布したり、塊になって組織されていると推測されている。

これらは、多くの大まかな仮定に基づいた概算であることに注意する必要があります。

いずれにせよ、かつて星にあった原子が今私たちを構成しているように、原子は別のものに変化し続けるのです。 そう考えると、自分が星からできていることを忘れることはないだろう！

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