[Bạn có biết] Có bao nhiêu nguyên tử trong phần vũ trụ quan sát được?
2 thángBình luận: 75
[Bạn có biết] Có bao nhiêu nguyên tử trong phần vũ trụ quan sát được?
Tất cả mọi thứ trong vũ trụ, dù to hay nhỏ, mới hay cũ, tất cả đều được cấu thành từ nguyên tử. Đây được xem là đơn vị cơ bản của vật chất với cấu tạo bao gồm một hạt nhân ở trung tâm. Hạt nhân nguyên tử là một gắn kết của hai loại hạt proton mang điện dương và neutron trung hoà về điện. Ngoài ra, nguyên tử còn được bao quanh bởi đám mây electron mang điện tích âm. Dù khoa học tiến bộ đã tìm ra được nhiều loại hạt còn nhỏ hơn nguyên tử, nhưng đây vẫn được xem là đơn vị cơ bản của vật chất. Vậy có bao giờ anh em tự hỏi rằng trong phần vũ trụ quan sát được có bao nhiêu nguyên tử không?

Phần vũ trụ quan sát được

Muốn biết có bao nhiêu nguyên tử trong vũ trụ thì chúng ta phải biết vũ trụ rộng lớn bao la như thế nào đã. Theo rất nhiều giả thuyết về sự hình thành và phát triển của vũ trụ, giả thuyết Big Bang là giả thuyết phổ biến và được nhiều người chấp nhận nhất. Theo ước tính, tuổi của vũ trụ là 13.8 tỷ năm và nó được hình thành từ một điểm vật chất duy nhất có nhiệt độ vô hạn. Từ điểm này, vụ nổ diễn ra, hình thành vũ trụ và liên tục nở rộng ra từ đó đến nay.

[​IMG]

Để tính phần vũ trụ quan sát được, chúng ta thường nghĩ nó có kích thước vào khoảng 13.8 tỷ năm ánh sáng. Tuy nhiên phép tính này là sai vì vũ trụ liên tục mở rộng, và tốc độ mở rộng có thể còn nhanh hơn vận tốc ánh sáng. Theo phát biển của Einstein, ánh sáng là tốc độ nhanh nhất trong vũ trụ, tuy nhiên nhấn mạnh là “trong vũ trụ” còn bản thân vũ trụ thì lại là câu chuyện khác. Giả thiết cho việc tốc độ giãn nở vũ trụ nhanh hơn vận tốc ánh sáng đã không ít lần được các nhà khoa học đề cập tới và chứng minh.

how-many-atom-7.jpg

Quảng cáo



Năm 1929, Edwin Hubble đã phát hiện ra một định luật nêu bật sự liên hệ giữa vận tốc dịch chuyển của một thiên hà và khoảng cách của nó đến vị trí quan sát bằng công thức v = H0.D - trong đó v là vận tốc dịch chuyển của thiên hà, D là khoảng cách từ thiên hà đến vị trí người quan sát và H0 là hằng số Hubble tại một thời điểm. Vào năm 2020, người ta đo được H0 của năm đó vào khoảng 67.6km/s/Mpc. Trong đó 1 Mpc tương đương 3260000 năm ánh sáng. Từ công thức trên, dễ thấy D càng lớn thì v càng lớn, nghĩa là giả sử chúng ta đang quan sát thiên hà A, A càng tiến ra xa thì vận tốc di chuyển của A càng lớn.

how-many-atom-6.jpeg

Các nhà khoa học đã tính được rằng phần vũ trụ quan sát được hiện tại có bán kính vào khoảng 46 tỷ năm ánh sáng. Một thông tin thú vị là hồi cuối năm 2020, các nhà khoa học cũng phát hiện được một thiên hà cổ xưa nhất và cách xa Trái Đất nhất. Thiên hà này có tuổi là 13.4 tỉ năm ánh sáng, tức là hình thành sau vụ nổ Big Bang chỉ 400 triệu năm. Tính theo tốc độ giãn nở tới hiện tại thì khoảng cách của thiên hà này có thể đã cách chúng ta tới 32 tỷ năm ánh sáng.

how-many-atom-4.png

Vật chất trong vũ trụ

Các vật chất không phải là thứ duy nhất tồn tại trong vũ trụ, và nó chỉ chiếm khoảng 5% vũ trụ. Phần còn lại có thể kể đến như phản vật chất hay vật chất tối, những thứ đang làm đau đầu các nhà khoa học về sự tồn tại của chúng. Tuy nhiên các thứ không phải vật chất không được hình thành từ nguyên tử, nên kệ nó đi…

how-many-atom-3.jpg

Theo các nhà khoa học, dù vũ trụ liên tục giãn nở, nhưng số lương nguyên tử trong vũ trụ luôn không đổi và có hạn. Và các nhà khoa học cũng không quên đưa ra cái gọi là nguyên tắc vũ trụ (cosmological principle), trong đó nói rằng không có nơi nào trong vũ trụ có số vật chất nhiều hơn nơi khác, hay nói cách khác là vật chất được phân bổ đồng đều trong toàn bộ vũ trụ, và nguyên tử cũng thế. Chính ý tưởng này cho phép các nhà khoa học ước tính một cách chính xác số lượng ngôi sao, thiên hà trong vũ trụ, và cũng giúp cho việc tính lượng nguyên tử dễ dàng hơn mà không phải ngồi đếm từng cái…

Đơn giản hoá phép tính

Biết được kích thước và tính chất phân phối đều của nguyên tử là quan trọng, nhưng để tính chính xác số lượng nguyên tử thì chúng ta cần phải thêm một số giả định. Đầu tiên là chúng ta phải quy ước rằng tất cả nguyên tử đều được chứa trong những ngôi sao, mặc dù thực tế không phải vậy. Làm như vậy là vì, chúng ta có ít số liệu chính xác về số lượng các mặt trăng, hành tinh hay những thiên thể khác trong vũ trụ, trong khi số lượng các ngôi sao thì các nhà khoa học đã ước lượng được một cách có-thể-xem-như-là-chính-xác.

Quảng cáo



how-many-atom-2.jpg

Và cũng vì các ngôi sao chứa phần lớn các nguyên tử với mật độ rất cao, do đó việc giả định như vậy không làm cho kết quả phép tính trở nên quá sai đến mức không thể chấp nhận được. Do đó, chúng ta cần quy ước các nguyên tử đều được chứa trong những ngôi sao, bỏ qua các thứ khác.

Giả định thứ hai là cho rằng các nguyên tử trong vũ trụ đều là nguyên tử hydro, tức là chỉ có 1 electron bay quanh 1 proton. Dĩ nhiên giả định này cũng khác thực tế rất nhiều, nhưng điều này sẽ giúp đơn giản phép tính hơn. Mặc dù nói là khác thực tế, nhưng thực tế của thực tế là vũ trụ chứa tới 90% là hydro và thậm chí, một ngôi sao còn chứa tỉ lệ hydro cao hơn thế nữa.

Bước tính toán cuối cùng

Để tìm ra được số nguyên tử, chúng ta cần biết thêm khối lượng của vũ trụ nữa, hay nói các khác là tìm xem có bao nhiêu ngôi sao trong vũ trụ, nặng trung bình bao nhiêu cân. Theo ước tính của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu ESA, có khoảng 10^11 đến 10^12 thiên hà trong vũ trụ khả kiến, mỗi thiên hà lại chứa từ 10^11 đến 10^12 sao. Như vậy, chúng ta có khoảng 10^22 đến 10^24 sao, lấy trung bình là 10^23 nhé. Dĩ nhiên đây chỉ là ước tính.

Trung bình, một ngôi sao sẽ nặng khoảng 10^32kg, như vậy, vũ trụ sẽ nặng khoảng 10^55kg. Trung bình, mỗi gam vật chất sẽ có khoảng 10^24 proton, theo quy ước mọi nguyên tử trong phép tính này đều là nguyên tử hydro. Vậy nói cách khác, mỗi gam vật chất sẽ chứa 10^24 nguyên tử, tương đương 1kg vật chất sẽ chứa 10^27 nguyên tử. Như vậy, cả vũ trụ khả kiến sẽ chứa 10^82 nguyên tử. Viết dạng số sẽ là:

100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 nguyên tử.

Quảng cáo



Dĩ nhiên, con số này chỉ là tính toán thô, dựa trên các số liệu ước tính và xấp xỉ cộng với giả định khác thực tế phần nào. Tuy nhiên đây vẫn là kết quả cho chúng ta thấy vũ trụ quá bao la và rộng lớn. Mong là trong tương lai, con người lại có thể tiếp tục khai phá được khoảng không vô tận này.
Tham khảo (1), (2), (3), (4)
75 bình luận
Sẵn tiện làm bài tính xem có bao nhiêu electron luôn cho đủ cặp
Jolin Tsai
ĐẠI BÀNG
2 tháng
@nhc_king_pro Đã dốt rồi còn phản biện. Khi hàm theo số mũ thì không lấy trung bình nhân thì lấy trung bình cộng chắc. Ý ông là lấy (10^3+10^5)/2 í hả.

Tìm hiểu thêm đi cái này giáo dục vn không có dạy đâu.
@Jolin Tsai số lượng quá lớn thì người ta dùng mũ cơ số 10 để biểu diễn chứ hàm số mũ khi nào ông tướng? Có biết trung bình nhân sử dụng trong trường hợp nào không mà to mồm thế?
Jolin Tsai
ĐẠI BÀNG
2 tháng
@nhc_king_pro Đấy chính ông nói dùng mũ cơ số để biểu diễn đấy nhé. Vì vậy khi biểu diễn số trung bình cũng vậy. Dùng tb của cơ số của 10 aka tb nhân. Không hiểu thì bé bé cái mồm thôi
@Jolin Tsai Ông có hiểu thế nào là biểu diễn và thế nào là lấy trung bình ko?
Thay vì nói có khoảng 10 nghìn tỷ tỷ đến 1 triệu tỷ tỷ ngôi sao thì ngta viết thành mũ cho nó gọn.
Chứ liên quan gì đến trung bình nhân?
Giờ tui nói như trên đấy, có khoảng 10 nghìn tỷ tỷ đến 1 triệu tỷ tỷ, ông lấy trung bình hộ tui cái rồi ngậm cái mồm vào
lenam098
TÍCH CỰC
2 tháng
Mấy vụ này cũng như đếm tóc trên đầu vậy. Ai không tin có thể đếm lại. Huề cả làng.
crabs
TÍCH CỰC
2 tháng
@lenam098 Thời giãn cách mà. Rảnh rỗi có làm gì đâu, đếm nguyên tử xong chưa ra đường được ấy mà
Khôn như mày :D
@lenam098 tóc trên đầu dễ đếm hơn nha =)))
Những con số với đa số chúng ta là vô nghĩa vì ko hiểu gì nhưng là những giá trị quan trọng của các nhà khoa học. Và như thế chúng ta hiểu biết hơn thêm tí
vinhan73
TÍCH CỰC
2 tháng
Không phải đâu .., phải là con số tỷ tỷ tỷ .. tỷ mũ tỷ tỷ tỷ … tỷ !!! Một con số không thể viết ra nổi luôn !!🤣
Buồn quá, mấy năm nay mình đang đếm số nguyên tử của vũ trụ thì tự dưng đọc đc bài này, biết trước đáp án chán ko muốn đếm nữa
@sskkb cố gắng đếm đi bác
sao nghiên cứu mấy này để lảm gì trong khi chưa có công nghệ tàu vũ trụ để chạy với tốc độ bằng tốc độ ánh sáng rồi sau đó nghiên cứu mấy vụ trụ này sau cũng dc . bây giờ cần nghiên cứu là làm sao trong vòng thập kỷ đến có để đem hàng triệu triệu người lên sống ở một hành tính khác .. tập trung nghiên cứu cái này có lý hơn. vì trái đất sắp nổ tung cmnr.
@Đặng Vi Phú cái này k hẳn được gọi là nghiên cứu, nó chỉ giả định và dựa vào một số dữ liệu có sẵn mà chúng ta từng thu thập được thôi 😁
toàn luyên thuyên kiểu trái đất này là phẳng vậy,
mà thấy còn bảo ko tìm dc sự sống vũ trụ theo kiểu ở trái đất
ví dụ đáy vực Marianna vẫn có sự sống đấy thôi dù sức ép cực kỳ khắc nghiệt
nên ko thể bảo những nơi chết chóc là ko có sự sống
suy luận lung tung thôi
heeheee
@Superman lang thang bài này hình như mod tự viết chứ k phải dịch
ufdb
CAO CẤP
2 tháng
@Superman lang thang khi dẹp bỏ được cách nhìn thiển cận này ta sẽ rất bất ngờ về vũ trụ này đấy.
phải sống được đến phút cuối cùng của vũ trụ để mà viết
review thì hay nhỉ 😆
mình nghĩ số nguyên tử là ,10E42 😁
Một con số dài ngoằn chả có ý nghĩa gì khi mà ta không mườn tượng được nó lớn như thế nào, đọc ra sao, đếm kiểm tra ntn?. Thậm chí số thiên hà trong vũ trụ cũng cần gọi "hằng hà sa số" là đủ.
Dịch bệnh ở nhà rảnh quá đây mà, mai mốt đi đếm nhà trong sg nữa
Vậy kể ra vũ trụ cũng có hạn lượng. Không như tập số thực đoạn [0,1] có số vô hạn, cái hữu hạn chứa cái vô hạn, cái vô hạn nằm trong cái hữu hạn
Cười vô mặt
HuynhNgLe
ĐẠI BÀNG
2 tháng
@sandy15 Bạn nhầm rồi, ước tính này dựa trên vùng nhìn thấy được của vũ trụ chứ k phải toàn thể vũ trụ. Chưa ai dám khẳng định là vũ trụ có giới hạn hết. Big Bang Theory cũng chỉ là 1 giả thuyết được chấp nhận rộng rãi chứ cũng chưa được chứng minh là nó chính xác, cho nên dựa vào nó để nói vũ trụ bắt đầu từ 1 điểm và giãn nở ra thì phải có giới hạn là ko chính xác.
Đang nói đại ý như trong bài mà ta. Còn cái bạn nói thì mình nắm rồi.
Cười vô mặt
Sai ngay từ khi giả định kích thước vũ trụ rồi còn tính gì nữ. Quan sát vũ trụ chỉ được 13,8 tỷ năm ánh sáng xong rồi tự dự đoán vũ trụ giãn nở tốc độ v = H0.D trong khi những quan sát mới nhất cho thấy các cụm thiên hà chảy theo các dòng chảy khác nhau và liên kết nhau như những sợi nơ ron thần kinh. Vậy ta qua sát ngân hà xa nhất không chảy lại gần ta thì lại nói vũ trụ đang giãn nở là sai hoàn toàn. Xong rồi thấy Ngân hà Tiên Nữ sắp sáp nhập vào Milky way thì phán đó là trường hợp đặc biệt vũ trụ giãn nở vì hai thiên hà hút lẫn nhau. Nói thẳng cái mà các nhà khoa học biết chỉ như 5000 năm văn minh loài người.Còn cái loài người chúng ta không biết dài như tuổi của vũ trụ hiện tại. Toàn thầy bói mù xem voi....
@NgoHongMInh9981 Hay quá. Xin hỏi đây là kiến thức của bác tự nghiên cứu hay sao ạ?
@Lê Phú Khương Dựa trên những báo cáo mới nhất trên tạp chí Thiên Văn Thế Giới. Bạn chịu khó lên mấy kênh chuyên về Thiên Văn Vũ Trụ như Khoa Học & Khám Phá học có làm Content dịch lại đấy.
@NgoHongMInh9981 Nhưng vậy sao bạn xác mình được cái đó là đúng còn những cái khác là sai. Mà dù gì thì kiến thức của con người trong vũ trụ vẫn hạn hẹp thật ^^
@Lê Phú Khương Phải có một hệ quy chiếu chung. Như Einstein đã từng nói thế giới như tôi đã thấy. Bạn tìm đọc thêm định lý Bất Toàn của Godel. Không phải cái gì hiện tại loài người chúng ta cũng tính được. Nó vượt quá khả năng kiến thức loài người hiện tại như chuyện bạn tính số hạt nguyên tử vũ trụ. Tôi không dám chắc kiến thức của tôi là chính xác nhưng tôi dám chắc bạn tính ở trên là sai hoàn toàn.
@NgoHongMInh9981 Hãy coi nó là 1 bài toán vui đi bạn. Hiểu biết của con người hiện tại có lẽ chỉ tính được như thế. Có quá nhiều "Thuyết" và giả định ở đây. Chỉ cần mỗi cái sai đi 1 tí là kết quả có thể sai đi quá nhiều (theo cấp lũy thừa luôn) rồi.
Cái ảnh trong bài mốc thời gian ngược thì phải
@spamspam Bác có vẻ coi thường số pi nhỉ? Lịch sử của nó huy hoàng kém gì lịch sử vũ trụ đâu 😂
spamspam
TÍCH CỰC
2 tháng
@Ice Never Dies Ấy ấy, hồi cấp 2 mình có thể đọc nhẩm đến số thứ 100 của PI nhé. Giờ thì còn tầm 20 số thôi 😁

Bù lại, mình biết rất nhiều công thức về PI :D
Ngoknc
TÍCH CỰC
2 tháng
@Ice Never Dies Vũ trụ mà gặp số pi thì cũng chán 😂
Jolin Tsai
ĐẠI BÀNG
2 tháng
@Ngoknc Cần gì đến pi. Căn 2 thôi vũ trụ đã ngán mẹ rồi
vũ trụ bao la như thế ko thể tin là tự thân nó có, mà phải có Đấng toàn năng nào đó tạo nên?
zetbluez
TÍCH CỰC
2 tháng
Mấy nguyên tử này nhức đầu quá. Mình biết có một nguyên tố L, nặng tới 200gram. Bê-tông, cốt thép, biệt thự, đất đai gì nó ăn sạch hết luôn.
Cười ra nước mắt
xerox
TÍCH CỰC
2 tháng
đợi mod đánh vần 100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000








  • Chịu trách nhiệm nội dung: Trần Mạnh Hiệp
  • © 2021 Công ty Cổ phần MXH Tinh Tế
  • Địa chỉ: 209 Đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa, Phường 7, Quận 3, TP.HCM
  • Số điện thoại: 02862713156
  • MST: 0313255119
  • Giấy phép thiết lập MXH số 11/GP-BTTTT, Ký ngày: 08/01/2019