چند اتم در جهان مرئی وجود دارد؟

مجله ايلياد/ همه چيز در جهان فارغ از بزرگ و کوچک بودن و يا پير و جوان بودن آن از اتم ساخته شده است. هر کدام از اين بلوک‌هاي سازنده‌ي مواد از هسته با بار مثبت، و الکترون با بار منفي ساخته شده‌اند. هسته‌ي اتم نيز از نوترون و پروتون ساخته شده است. تعداد پروتون، نوترون و الکترون‌هايي که هر اتم دارد تعيين‌کننده‌ي مکان آن در جدول تناوبي عناصر است و اين مکان تعيين‌کننده‌ي واکنش اتم با اتم‌هاي ديگر است. هر چيزي که در اطراف مشاهده مي‌کنيد در واقع ترکيب منحصربه‌فردي از قرارگيري اتم‌هاي مختلف در کنار يکديگر است که با هم به صورت خاص برهمکنش دارند. حال که همه چيز از اتم ساخته شده است، آيا مي‌توان تعداد کل اتم‌هاي موجود در جهان را محاسبه کرد؟

براي شروع کار لازم است بدانيد در بدن انسان ۷ اکتيليون اتم (عدد ۷ با ۲۷ عدد صفر در جلوي آن) جا گرفته است. وقتي اين تعداد اتم در بدن انسان جا گرفته است، احتمالاً فکر مي‌کنيد محاسبه‌ي تعداد اتم‌هاي کل جهان کاري غيرممکن است. شايد چنين نحوه‌ي تفکر اشتباه نباشد، زيرا انسان‌ها هنوز نمي‌دانند جهان تا کجا ادامه دارد و بزرگاي آن‌را نشناخته‌اند. با اين حال مي‌توان در مورد تعداد اتم‌هاي موجود در جهان مرئي فکر کرد و با استفاده از فرضيات کيهان‌شناسي تعداد اتم‌هاي موجود در آن‌را محاسبه کرد.

جهان مرئي
جهان حدود ۱۳.۸ ميليارد سال پيش پس از انفجار بزرگ به‌وجود آمده است. در واقع جهان از انفجار يک نقطه با جرم نامحدود و دماي نامحدود ايجاد شده است و از زمان انفجار بزرگ تا کنون در حال انبساط بوده است.

---

بازار

---

از آنجا که ۱۳.۸ ميليارد سال از عمر جهان هستي مي‌گذرد و جهان مرئي با سرعت نور در حال منبسط شدن بوده است، مي‌توان اين فرضيه را مطرح کرد که جهان مرئي از هر طرف حدود ۱۳.۸ ميليارد سال نوري کش آمده است. اما از آنجا که جهان به صورت ثابت در حال منبسط شدن بوده است اين فرضيه نمي‌تواند صحت داشته باشد. زماني که ما يک کهکشان يا يک ستاره را مشاهده مي‌کنيم در واقع نوري را مي‌بينيم که آن کهکشان يا ستاره براي بار اول منتشر کرده‌اند. دانشمندان با استفاده از تابش‌هاي مايکروويو پس‌زمينه نشان داده‌اند که جهان از هر طرف ۴۶ ميليارد سال نوري کش آمده است. با اين حال باز هم دانستن بزرگي جهان مرئي نمي‌تواند تعداد اتم‌هاي درون آن‌را براي ما بازگو کند و نياز است بدانيم ميزان مواد موجود در اين جهان چقدر است.

ماده تنها چيزي نيست که در جهان وجود دارد، بلکه تنها ۵ درصد از جهان را شامل مي‌شود و بقيه‌ي آن‌را انرژي تاريک و ماده‌ي تاريک اشغال کرده‌اند. از آنجا که ماده و انرژي تاريک از اتم ساخته نشده‌اند، لازم نيست در محاسبات مربوط به تعداد اتم‌ها وارد شوند.
بر اساس فرمول معروف E=mc2 اينشتين، انرژي و جرم قابليت تبديل به يکديگر را دارند، بنابراين ممکن است ماده از انرژي ساخته شده باشد و يا به انرژي تبديل شود. در مقياس کيهاني مي‌توان اين فرض را مطرح کرد که ميزان ماده ثابت باقي خواهد ماند و محدود است و به همين دليل مي‌توان گفت تعداد اتم‌هاي موجود در جهان ثابت است.

بر اساس رصدهايي که از جهان شناخته‌شده انجام شده است، قوانين فيزيکي در همه جا يکسان است. با اين فرض که انبساط جهان با سرعت ثابتي انجام شده است مي‌توان گفت که توزيع ماده در جهان نيز يکنواخت است و جايي از جهان وجود ندارد که اتم‌هاي بيشتري از جاهاي ديگر داشته باشد. دانشمندان با اين فرض مي‌توانند تعداد ستاره‌ها و کهکشان‌ها در جهان مرئي را تخمين بزنند.

اگر اين فرض را اضافه کنيم که همه‌ي ماده‌ي موجود در جهان مرئي در ستاره‌ها جمع شده‌اند مي‌توان به تخمين تعداد اتم‌هاي جهان مرئي نزديک شد. البته در سياره‌ها و سنگ‌هاي فضايي نيز ماده وجود دارد، ولي نسبت به ماده‌ي موجود در ستاره‌ها قابل اغماض هستند.

فرض ديگري که بايد انجام داد اين است که همه‌ي اتم‌هاي موجود در جهان هيدروژن هستند. در واقع هيدروژن ۹۰ درصد کل اتم‌هاي موجود در جهان را شامل مي‌شود.
اگر فرض کنيم که تعداد ۱۰۱۱ تا ۱۰۱۲ کهکشان در جهان وجود دارد و درون هر کدام نيز  ۱۰۱۱ تا ۱۰۱۲ ستاره وجود داشته باشد، بنابراين حدود ۱۰۲۲ تا ۱۰۲۴ ستاره در جهان وجود دارد. هر ستاره به طور متوسط ۱۰۳۲ کيلوگرم جرم دارد و به اين ترتيب مي‌توان نتيجه گرفت که جرم جهان مرئي ۱۰۵۵ کيلوگرم است. هر ۱۰۲۴ پروتون حدود يک گرم وزن دارد و هر اتم هيدروژن تنها يک پروتون دارد. بنابراين مي‌توان نتيجه گرفت که در جهان مرئي حدود ۱۰۸۲ اتم وجود دارد.

به پيج اينستاگرامي «آخرين خبر» بپيونديد
instagram.com/akharinkhabar