版權歸原作者所有，如有侵權，請聯係我們(men)

本文基於(yu) 回答網友類似問題：

這是個(ge) 腦洞題，根據已知的科學常識，簡單計算一下就知道了。

首先，我們(men) 要確定宇宙的大小如果我們(men) 不知道宇宙大小，就無法回答這樣的問題。但現在科學界對宇宙大小也沒有一個(ge) 定論，我們(men) 隻能按照現有理論大致評估一下。

過去牛頓時代奉行的是絕對宇宙觀，就是認為(wei) 宇宙是靜態的，無邊無際無始無終的，這樣就沒辦法確定宇宙的大小了，又怎麽(me) 能夠計算出宇宙中所有原子的原子核和電子都緊挨著，不留一點空隙會(hui) 有多大呢？

現代宇宙認為(wei) ，宇宙是動態的，時空是相對的，起源於(yu) 138億(yi) 年前的宇宙大爆炸，經過138億(yi) 年的膨脹擴張，宇宙已經從(cong) 一個(ge) 無限小的奇點，膨脹到很大了，但到底膨脹到了多大無法知道，隻知道宇宙可觀測範圍直徑約930億(yi) 光年。在這個(ge) 範圍以外還有不可觀測的宇宙，有多大無法知道。

大爆炸宇宙論已經成為(wei) 現代宇宙學標準宇宙模型，因為(wei) 自從(cong) 這個(ge) 模型提出後，所有的科學觀測和發現都符合模型預期。因此我們(men) 現在回答這個(ge) 問題，就采用這麽(me) 一個(ge) 宇宙範圍來計算。

有了可觀測宇宙的範圍，還要了解這個(ge) 範圍包括了多少質量。可觀測宇宙質量也是個(ge) 估計數，有人根據這些年宇宙觀測的一些數據，認為(wei) 可觀測宇宙至少有1萬(wan) 億(yi) 個(ge) 銀河係這樣的星係，銀河係有約2000億(yi) 個(ge) 太陽質量，太陽質量約為(wei) 2*10^30kg，因此宇宙質量約為(wei) ：

（2*10^30）*（2*10^11）*（1*10^12）=4*10^53kg

還有一種算法是根據宇宙平均密度。愛因斯坦場方程中開始有一個(ge) 宇宙常數λ，後來愛因斯坦根據哈勃觀測結論，確定了宇宙在膨脹後刪去了這個(ge) 常數，但後來科學界發現這個(ge) 常數很重要，並以此測算宇宙密度值為(wei) 1，也就是1立方米空間隻有1個(ge) 粒子存在，1個(ge) 質子的質量約為(wei) 1.67*10^-27kg。

如果根據這個(ge) 計算可觀測宇宙的質量，即可得：

可觀測宇宙總體(ti) 積≈4/3*3.1416*【（4.65*10^10）^3】=4.2*10^32立方光年

化為(wei) 立方米≈（4.2*10^32）*（8.47*10^47）＝3.56*10^80m^3

可觀測宇宙總質量≈（3.56*10^80m^3）*（1.67*10^-27）=5.95*10^53kg

這兩(liang) 種計算得到的宇宙總質量都差不多，在宇宙大尺度，任何測算都隻能是一個(ge) 大概，是很難得到精準數據的。今天我們(men) 就采用那個(ge) 星係測算的宇宙總質量為(wei) 4*10^53kg來計算吧。

不過這個(ge) 質量隻是可見物質的質量。現代研究認為(wei) ，宇宙中有95.1%的質能由暗能量和暗物質組成，今天科學界還無法看到這些，它們(men) 到底是什麽(me) 也無法給出準確答案，因此我們(men) 今天就不討論這些了。

現在來說說原子和原子核的密度實際上，科學界早就發現了宇宙中存在原子核密度的物質，這就是中子星物質，叫中子簡並態物質。這種物質是在中子星10^28個(ge) 大氣壓的極端壓力下，物質的核外電子完全被壓垮了，原子被壓碎了，電子被壓縮到原子核裏，電子負電荷與(yu) 質子正電荷中和成為(wei) 中子，這樣整個(ge) 星球就像一個(ge) 完全由中子組成的原子核。

科學研究認為(wei) ，原子核密度約為(wei) 10^17kg/m^3，這樣就是每立方厘米為(wei) 1億(yi) 噸。一般認為(wei) ，中子星密度在10^17~2*10^18kg/m^3範圍，也就是1立方厘米達到1~20億(yi) 噸，可見中子星密度有時候比原子核密度還要大。

我們(men) 周圍的一切常見物質都是由原子組成，水的密度隻有1g/cm^3（克/立方厘米），黃金的密度也隻有19.32g/cm^3。既然原子核密度那麽(me) 大，為(wei) 啥常見物質密度這麽(me) 小呢？這是因為(wei) 原子有個(ge) 電子外殼，電子是很輕的，但支撐著原子的巨大空間。而占據原子總質量99.96%的原子核，則縮在原子核心，隻占體(ti) 積的1000萬(wan) 億(yi) 分之一。

這樣我們(men) 就可以計算出，如果將水壓縮1000萬(wan) 億(yi) 倍，每立方厘米就有10億(yi) 噸了；而金子壓縮1000萬(wan) 億(yi) 倍，每立方厘米就有19.32億(yi) 噸了。實際上，原子核的密度應該都是一樣的，水被壓成原子核與(yu) 金子被壓縮成原子核，密度都應該是一樣的。

因此，前麵說的原子核密度為(wei) 1*10^17kg/m^3，原子核體(ti) 積隻是原子的1000萬(wan) 億(yi) 分之一，這些數據都隻是大概的相對的，特別是原子核與(yu) 原子體(ti) 積之比，不同原子是有很大差別的。

那麽(me) ，如果整個(ge) 宇宙變成一個(ge) 緊挨著的原子核，有多大呢？其實，整個(ge) 宇宙空曠得出奇，平均密度隻有1.67*10^-27kg/m^3，也就是每立方米平均質量隻有1670億(yi) 億(yi) 億(yi) 分之一公斤，比任何我們(men) 已知或者製造的最高真空都還要空。那麽(me) 把可觀測宇宙總質量4*10^53kg壓縮成原子密度後，體(ti) 積還有多大呢？

簡單計算：4*10^53/1*10^17=4*10^36m^3，即有約4萬(wan) 億(yi) 億(yi) 億(yi) 億(yi) 立方米體(ti) 積。

每立方公裏為(wei) 10億(yi) 立方米，因此，原子核可觀測宇宙體(ti) 積為(wei) ：4*10^36/1*10^9=4*10^27/km^3，即4000億(yi) 億(yi) 億(yi) 立方公裏；每立方光年約為(wei) 8.47*10^38km^3，這個(ge) 宇宙隻有4.72*10^-12立方光年，也就是1萬(wan) 億(yi) 分之一立方光年。

這個(ge) 核密度的可觀測宇宙就很小了，已經不需要用光年衡量了，按公裏或者天文單位AU來衡量，這個(ge) 可觀測宇宙的球半徑隻約有9.85億(yi) 公裏，不到5.6AU（1AU約1.5億(yi) 公裏）。木星到太陽平均距離約為(wei) 7.79億(yi) 公裏，土星到太陽平均距離約為(wei) 14.3億(yi) 公裏，因此這個(ge) 核密度可觀測宇宙就隻有太陽到木星和土星之間半徑這麽(me) 一個(ge) 球體(ti) 了。

可見，如果宇宙變成一個(ge) 中子星，就隻有一個(ge) 不到10億(yi) 公裏半徑的球了。

這個(ge) 腦洞並非完全異想天開，很可能是宇宙終結時的狀態現代宇宙標準模型認為(wei) ，宇宙就是從(cong) 小變大的，最開始是一個(ge) 無法衡量體(ti) 積的奇點，相對一個(ge) 10億(yi) 公裏的球就完全忽略不計了。現代黑洞理論認為(wei) ，黑洞的所有質量就存在於(yu) 核心那個(ge) 奇點上。因此，中子星密度相對黑洞而言，又是小巫見大巫了。

有一種宇宙歸宿理論認為(wei) ，當宇宙膨脹到一個(ge) 臨(lin) 界點後，擴張力與(yu) 收縮力就會(hui) 形成一個(ge) 平衡，隨後引力將占主導形成宇宙收縮，隨著收縮的加快，最終形成坍縮之勢，必然經過核密度階段，也就是中子星階段。

在宇宙極大質量壓力下，這個(ge) 階段會(hui) 很短，瞬間就會(hui) 坍縮成黑洞，宇宙回歸奇點，時空終結，我們(men) 現在知道的這個(ge) 宇宙就消亡了。

宇宙歸宿有多種理論，這隻是其中之一。不管哪個(ge) 理論，宇宙至少都還有幾百億(yi) 年的存在時間，而太陽係的壽命隻有50億(yi) 年了，人類能夠存在多少年，無人能夠預測。今天討論這個(ge) 問題，隻是與(yu) 大家分享一下宇宙的基本常識，謝謝閱讀，歡迎討論。

歡迎掃碼聯係科普老師！

我們(men) 將定期推出

公益、免費、優(you) 惠的科普活動和科普好物！