2.34  宇宙有多大

侯工

宇宙有多大？

对待科学的态度，必须实事求是，而不能迷信权威，人云亦云。例如上章，我就轻信了权威机构加拿大约克大学团队提出质子半径为0.833 飞米，即8.33X10^-16米。

但是按照这个数据，计算出宇宙寿命只有138.5亿年，宇宙还有3000万年就寿归正寝了，真心不靠谱。

我以前曾经用经典电子半径粗算过，宇宙寿命长达1000多亿年，这比较靠谱。

所谓经典电子半径，也被称为洛伦兹半径或汤姆森散射长度，是基于一个经典的（即非量子）模型的电子。根据现代研究，电子是一个点电荷的微粒子，没有原子那样的外围空间，经典的电子半径计算式及结果：

电子经典半径符号为re。

re=e^2/(4πε0mec^2)=2.8*10^-15m

其中e表示电子的电荷（能）量，me表示它的质量，c是光速，ε0是自由空间（纯能量子空间）即太空状态下的介电常数。

那么电子体积=4/3лr^3

=1.3333*3.1416(2.8X10^-15)^3

=91.953X10^-45立方米

1个电子有5个最小粒子。由于球体之间有空隙，而且最小粒子在电子内有活动空间，不是紧密地填满，所以要乘以系数0.6

最小粒子体积=0.6*0.2*91.953X10^-45

            =11.034X10^-45立方米

设最小粒子半径为R，则有

11.034X10^-45=(4/3)лR^3

R=[3*11.034X10^-45/(3.1416)4]^1/3

=[2.6342X10^-45]^1/3

=1.3812X10^-15m

质子体积=（1837/0.6）*电子体积

=（1837/0.6）*91.953X10^-45

=281.529*10^-42立方米

质子半径=[281.529*10^-42*3/(4л)]^1/3

=67.2099*10^-42^1/3

=4.0657*10^-14m

宇宙球面即太空是没有质量的，只能计算当量质量，即与其相当物质的质量。

根据电子半径=2.8X10^-15m，计算结果，

最小粒子的半径是1.3812X10^-15m。

最小粒子的最大截面积=3.1416*[1.3812X10^-15]^2

=5.9933*10^（-30）m^2

由于在圆与圆之间有间隙，再加上最小粒子在球面上要有运动的空间，所以它的活动半径为1.1r，那么所占面积为原来的1.21倍，再除以间隙系数0.8，那么

最小粒子占球面的面积=1.21*5.9933*10^（-30）/0.9

             =8.0577*10^（-30）平方米

1光年=9.46×10^15米，宇宙半径=138.2亿光年，

现在宇宙球面面积S1=4лr^2=4*3.1416*（138.2*10^8*9.46×10^15）^2

=2.1479*10^53平方米。

那么现在宇宙球面已经分解的最小粒子数=宇宙球面面积/最小粒子占球面的面积=2.1479*10^53/8.0577*10^（-30）

=2.6656*10^82个

质子的质量m=1.6726*10^(-27)kg。

一个质子含有1837个电子，则有：

电子质量=1.6726*10^(-27)/1837=9.105*10^(-31)kg

一个电子含有5个最小粒子，则有：

最小粒子的当量质量=9.105*10^(-31)/5=1.821*10^(-31)kg

那么现在宇宙球面的当量质量=1.821*10^(-31)* 2.6656*10^82

                    =4.8541*10^51

                   =0.048541*10^53kg

下面计算宇宙的星系数和恒星数：

天文学家认为宇宙中至少有2万亿个星系。吸取上章的教训，下面根据哈勃太空望远镜的观测最新数据来验算一下：

哈勃超深空照片显示的范围为3平方角分，距离是130亿光年，只有全天空12700000分之一的面积。大约有10000个星系。

但是宇宙半径是138.2，更远的星系是观测不到的。估计有30%看不见，因为有的被其它星系挡住了，有的是太小了，有的是太远了，所以在3平方角分里138.2亿光年内的星系有13000个。

那么整个视域内的星系数=13000*12700000=1.651*10^11个

经计算，视域的半径=138.2亿光年，占宇宙的21%，

那么全宇宙的星系数=1.905*10^11/0.21

               =7.8619*10^11个

这个实测数字与2万亿相差太大，说明权威也不可信，那么就取这个基于实测的数，即宇宙有7.8619*10^11个星系。

银河系有多少恒星？根据观测，银河系有2000亿颗恒星。在宇宙中银河系是中等大小的星系。以银河系作平均数，那么宇宙有2*10^11*7.8619*10^11=1.5724*10^23颗恒星。

太阳质量为1.9891*10^30kg，太阳是中等大小的恒星，以太阳质量作为恒星平均质量，则有：

现在宇宙天体的总质量=1.9891*10^30*1.5724*10^23=3.1277*10^53kg

宇宙最大质量=3.1277*10^53+0.0485*10^53

    =3.1762*10^53kg

宇宙最小质量是宇宙的极限球面，此时全部都是最小粒子。最小粒子的质量为0，所以宇宙最小质量为0。

至此可以计算宇宙寿命了。

因为宇宙最大质量=3.1762*10^53kg，

最小粒子的当量质量=1.821*10^(-31)kg，

宇宙最小粒子总数=3.1762*10^53/1.821*10^(-31)=1.7442*10^84个

宇宙极限球面面积=最小粒子占球面的面积X最小粒子总数

=8.0577*10^（-30）*1.7442*10^84

=1.4054*10^55平方米

因为S=4лR^2=4лc^2t^2

宇宙寿命是从宇宙诞生时起到宇宙极限球面的时间，

所以宇宙寿命t=[S/(4лc^2)]^1/2

            =[1.4054*10^55/(4*3.1416*3*3*10^16)]^1/2

           =[12.426*10^36]^1/2

           =3.5254*10^18秒

1年=3.1536*10^7秒

3.5254*10^18/3.1536*10^7=1.1179*10^11年即1117.9亿年。

下面计算宇宙最大半径：

球面积S=4лr^2，r=[S/(4л)]^1/2

宇宙最大球面面积=1.4054*10^55平方米，

那么宇宙最大半径=[1.4054*10^55/(4л)]^1/2

                =[1.1184*10^54]^1/2

               =1.0575*10^27m

下面计算宇宙最小半径，就是宇宙刚诞生时“婴儿”的半径：

“婴儿”体积V=最小粒子体积X最小粒子总数/0.6

           =11.034X10^-45X1.7442*10^84/0.6

           =3.2076X10^40立方米

根据公式V=4/3лr^3

“婴儿”半径=[3V/(4л)]^1/3

            =[3*3.2076X10^40/(4*3.1416)]^1/3

           =[7.6576X10^39]^1/3

           =1.9711X10^13m

比太阳系半径1.5*10^13m大一点。

总结一下：

宇宙寿命1117.9亿年。

宇宙最大质量是3.1762*10^53kg，最小质量是0。

宇宙最大（极限）半径是1.0575*10^27m，最小（“婴儿”）半径是1.9711X10^13m。

宇宙现有星系7.8619*10^11个，恒星总数1.5724*10^23颗。

质子半径是4.0658*10^-14m。

电子半径是2.8*10^-15m。

最小粒子半径是1.3812X10^-15m。

宇宙最小粒子总数是1.7442*10^84个。

经验：研究宇宙，还是经典靠谱，量子太玄乎。