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。

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，考虑已经分解了2%物质，

那么宇宙总质量约为(1.2095*10^23)(2*10^30)*1.02

=2.4674*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=1.6726231 * 10^（-27 ）（kg）

电子质量为9.10956*10(-31)kg【参考：一个质子含有1837个电子，一个电子质量=1.6726231*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。