宇宙的大与小

释放双眼,带上耳机,听听看~!

1.4宇宙的大与小 侯工 一,宇宙有多大? 宇宙非常大,但不是无限大。 宇宙年龄138.2亿年。由于宇宙膨胀速度等于光速。 那么现在宇宙半径是138.2亿光年。 现在有一种说法,认为宇宙半径是460光年,这么说,宇宙膨胀速度就大于光速了,其结果就看不到光,那是一片黑暗的世界。 有人通过推算,宇宙远处的天体远离的速度大于光速,其实这与球面上两点的圆心角有关。同一圆心角的两点是匀速张开的,如月球离开地球的速度是每年3.8cm。同一圆心角的两点张开的速度是沿着球面方向的,与宇宙膨胀速度无关。球面上两点张开是宇宙膨胀的副产品,严格说,不是宇宙膨胀,虽然理论上,圆心角大于1弧度的两点互相远离的速度大于光速,但实际上不是膨胀速度,也不是真正意义上的运动,因为圆心角并没有改变,角动量等于0。 膨胀速度是指宇宙球面径向运动的速度。 1光年=9460730472580000=9.46073*10^15(米) 其球面积为4*3.1416*138.2^2*10^16 =3.1416*76396.96*10^16 =240005*10^16光年^2 =(2.40009*10^21)*(9.46073^2)*(10^15)^2 =2.14821*10^53(平方米) 银河系半径=5*10^4光年,银河系是一个圆盘,按圆面积计算: 其面积=3.1416*5^2*10^8(光年^2) =(78.54*10^8)(9.46073^2)*(10^15)^2 =(78.54*10^8)89.5054*10^30 =7.029755*10^41(平方米) 那么宇宙面积相当于银河系 (2.1481*10^53)/(7.0298*10^41) =3.0557*10^11(倍) 银河系为宇宙约3000亿分之一。 有一张哈勃超深空照片,显示的范围为3平方角分,只有全天空12700000分之一的面积。照片中的部分天体位于130亿光年外,估计大约有10000个星系。那么可见宇宙(视域半径138.2亿光年内)大概有1.27*10^11=1270亿个星系。银河系有2000亿颗恒星,以此为平均数,可见视域宇宙大概有(1270*10^8)(2000*10^8)=2.54*10^22颗恒星。 视域面积为宇宙面积的21%,所以整个宇宙的恒星数是: 2.54*10^22/0.21=1.2095*10^23(颗)     太阳是中等质量的恒星,太阳系质量大约是2*10^30千克。以此为恒星质量平均值, 那么宇宙现有物体总质量约为(1.2095*10^23)(2*10^30)*1.02 =2.419*10^53(千克)。 宇宙没有真空。太空不是真空,其主要是物质分解后的产物。地球的向阳半球面每秒钟接受太阳辐射物质2kg,相当于太阳总辐射物质的22亿分之一,那么太阳每秒辐射的总物质为4.4*10^9kg。这些物质开始是质子形成的阿尔法、电子形成的贝塔射线,然后阿尔法射线分解为贝塔射线,贝塔射线分解为中微子,中微子最后分解为最小粒子,这些现象是宇宙膨胀的证据。如果宇宙不膨胀,射线的浓度会不断加大,人类就不能生存了。 二,粒子有多小? 粒子很小,但不是无限小。 氢分子直径为23*10^(-10)米;较大的蛋白质分子直径为43*10^(-10)米。 典型原子的直径大约是10^(-10)米 质子的质量=1.6726 * 10^(-27 )(kg) 一个质子含有1837个电子,一个电子质量=1.6726*10^(-27 )/1837=9.1052^10(-31)(kg) 电子带负电,电量为1.602189×10^(-19)库仑,是电量的最小单元,常用符号e表示。 由于电子的运动接近光速,而且是以电子云来描述的,所以很难测准它的直径的大小,但可以通过质子体积来计算电子半径: 质子的直径约1.6~1.7×10^(-15 )m,取半径=0.82×10^(-15 )(m) 质子体积=(4/3)*3.1416*[0.82×10^(-15)]^3(m^3) =(0.551368*3.1416*4/3)*10^(-45) =1.7322*4/3*10^(-45) =2.3096*10^(-45)(m^3) 质子比较紧密,乘以系数0.7: 电子体积=(0.7*2.3096/1837)*10^(-45) =1.6167/1837*10^(-45) =0.8801*10^(-48)(m^3) 因为:(4/3)*3.1416r^3=0.8801*10^(-48)m^3 所以: 电子半径r=[0.8801/3.1416(3/4)*10^(-48)]^(-3) =[0.28014(3/4)]^(-3)*10^(-16) =0.2101^(-3)*10^(-16) =0.5945^10^(-16) =5.945^10^(-17)(m) 一个电子含有5个最小粒子,因为5个最小粒子形成最稳定结构,在运动中不容易分离,而且可以产生磁场和电场。 电子体积=0.8801*10^(-48)(m^3) 考虑到电子内有活动空隙,没有质子紧密,乘以系数0.5。 最小粒子体积=(0.5*0.8801/5)*10^(-48) =0.08801*10^(-48) =88.01*10^(-51)(m^3) 因为 (4/3)*3.1416r^3=88.01*10^(-51)(m^3) 所以 最小粒子半径r={(3/4)[88.01*10^(-51)/3.1416)]}^(-3) =21.01079^(-3)*10^(-17) =2.76*10^(-17)(m) 最小粒子直径φ=5.52×10^(-17)m 最小粒子是不可分割的粒子。因为最小粒子没有惯性,所以只有能量没有质量。最小粒子带有最小能量单位,这个最小能量单位,就是由普朗克于1918年发现的能量子(从此开创了量子力学时代)。 能量子=h×频率=6.63*10^(-33)焦尔·秒【h为普朗克常数】 由于能量子是最小的不可分割的基本单位,所以其对应的粒子也是不可分割的。再说,宇宙球面是由最小粒子构成的,如果最小粒子还可以分割,宇宙球面就因为分解而不稳定了,这样也就不能构成宇宙球面,那么宇宙也不存在了。 由于电子带有负电荷,很容易被其它物质捕获,于是两个电子头尾相接而耦合成一副中性的电子对,然后由918个电子对加一个反转电子构成一个质子,因而质子带有一个正电荷,这样,一个质子很自然地就捕获一个电子,电子为了平衡电荷吸力,必须围绕原子核高速旋转,于是形成氢原子。由于两个氢原子的两个电子刚好形成一个化学键,于是形成氢气分子。在高温下,氢是以离子态存在的,在一定温度条件下由氢聚合成为氦,再由氦聚合成其它各种元素。地球是从太阳分离出来的,在分离过程中聚合成现在的所有元素。 由于在太阳里,氢元素还在不断地聚合成其它元素,所以氢元素在不断减少。  

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心情日记

愿你

2020-7-15 9:34:53

心情日记

我们见面就是花好月圆

2020-7-16 12:22:29

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