高中生物 P和S的放射性谁高 (pi高中生物)

本文目录导航：

• 高中生物：P和S的放射性谁高？
• 如果让宇宙中所有原子的原子核和电子都紧挨着、不留空隙，有多大？
• 《吴军数学通识讲义》读书笔记

高中生物：P和S的放射性谁高？

同位素的一类，原子核会自发地发生变化，并同时放出射线。

元素半衰期在物理学上，一个放射性同位素的半衰期是指一个样本内，其放射性原子的衰变至原来数量的一半所需的时间。

半衰期越短，代表其原子越不稳定，每颗原子发生衰变的机会率也越高。

由于一个原子的衰变是自然地发生，即不能预知何时会发生，因此会以机会率来表示。

每颗原子衰变的机率大致相同，做实验的时候，会使用千千万万的原子。

当原子开始发生衰变，其数量会越来越少，衰变的速度也会因而减慢。

例如一种原子的半衰期为一小时，一小时后其未衰变的原子会剩下原来的二分一，两小时后会是四分一，三小时后会是八分一。

原子的衰变会产生出另一种元素，并会放出阿尔法、贝塔粒子或中微子，在发生衰变后，该原子也会释出伽傌射线。

根据爱因斯坦的质能守恒公式E = mc2，衰变是其中一个把质量转为能量的方式。

通常衰变所产生的产物多也是带放射性，因此会有一连串的衰变过程，直至该原子衰变至一稳定的同位素。

什么是放射性元素 居里夫人 Marie Curie（1867-1934）法国籍波兰科学家，研究放射性现象，发现镭和钋两种放射性元素，一生两度获诺贝尔奖。

自然界和人工生产的元素中，有一些能自动发生衰变，并放射出肉眼看不见的射线。

这些元素统称为放射性元素或放射性物质。

参考答案：放射性元素的原子核在衰变过程中放出α、β、ν等射线的现象，叫放射性。

其射线可杀死生物体内的有机体，引起癌变、白血病、骨髓病等。

在自然界和人工生产的元素中，有一些能自动发生衰变，并放射出肉眼看不见的射线。

这些元素统称为放射性元素或放射性物质。

在自然状态下，来自宇宙的射线和地球环境本身的放射性元素一般不会给生物带来危害。

50年代以来，人的活动使得人工辐射源和人工放射性物质大大增加，环境中的射线强度随之增强，危及生物的生存，从而产生了放射性污染。

放射性污染很难消除，射线强度只能随时间的推移而衰减。

放射性对人体的危害:大剂量的照射下，放射性对人体和动物存在着某种损害作用。

如在400rad的照射下，受照射的人有5%死亡；若照射650rad，则人100%死亡。

照射剂量在150rad以下，死亡率为零，但并非无损害作用，住往需经20年以后，一些症状才会表现出来。

放射性也能损伤遗传物质，主要在于引起基因突变和染色体畸变，使一代甚至几代受害。

一、放射性同位素的特点 放射性同位素（radiosotlope）是不稳定的，它会“变”。

放射性同位素的原子核很不稳定，会不间断地、自发地放射出射线，直至变成另一种稳定同位素，这就是所谓“核衰变”。

放射性同位素在进行核衰变的时候，可放射出α射线、β射线、γ射线和电子俘获等，但是放射性同位素在进行核衰变的时候并不一定能同时放射出这几种射线。

核衰变的速度不受温度、压力、电磁场等外界条件的影响，也不受元素所处状态的影响，只和时间有关。

放射性同位素衰变的快慢，通常用“半衰期”来表示。

半衰期（half-life）即一定数量放射性同位素原子数目减少到其初始值一半时所需要的时间。

如P(磷)－32的半衰期是14.3天，就是说，假使原来有100万个P(磷)－32 原子，经过14.3天后，只剩下50万个了。

半衰期越长，说明衰变得越慢，半衰期越短，说明衰变得越快。

半衰期是放射性同位素的一特征常数，不同的放射性同位素有不同的半衰期，衰变的时候放射出射线的种类和数量也不同。

二、放射性强度及其度量单位 放射性同位素原子数目的减少服从指数规律。

随着时间的增加，放射性原子的数目按几何级数减少，用公式表示为： N＝N0e- λt这里，N为经过t时间衰变后，剩下的放射性原子数目，N0为初始的放射性原子数目，λ为衰变常数，是与该种放射性同位素性质有关的常数，λ=y(t)＝e-0.693t/τ，其中τ指半衰期。

放射性同位素不断地衰变，它在单位时间内发生衰变的原子数目叫做放射性强度（radioactivity），放射性强度的常用单位是居里（curie），表示在1秒钟内发生3.7×1010次核衰变，符号为Ci。

1Ci=3.7×1010dps=2.22×1012dpm 1mCi=3.7×107dps=2.22×109dpm 1μCi=3.7×104dps=2.22×106dpm 1977年国际放射防护委员会（ICRP）发表的第26号出版物中，根据国际辐射单位 与测量委员会（ICRU）的建议，对放射性强度等计算单位采用了国际单位制（SI）， 我国于1986年正式执行。

在SI中，放射性强度单位用贝柯勒尔（becquerel）表示，简称贝可，为1秒钟内发生一次核衰变，符号为Bq。

1Bq=1dps=2.703×10-11Ci该单位在实 际应用中减少了换算步骤，方便了使用。

三、射线与物质的相互作用 放射性同位素放射出的射线碰到各种物质的时候，会产生各种效应，它包括射线对物质的作用和物质对射线的作用两个相互联系的方面。

例如，射线能够使照相底片 和核子乳胶感光；使一些物质产生荧光；可穿透一定厚度的物质，在穿透物质的过程 中，能被物质吸收一部分，或者是散射一部分，还可能使一些物质的分子发生电离； 另外，当射线辐照到人、动物和植物体时，会使生物体发生生理变化。

射线与物质的 相互作用，对核射线来说，它是一种能量传递和能量损耗过程，对受照射物质来说， 它是一种对外来能量的物理性反应和吸收过程。

各种射线由于其本身的性质不同，与物质的相互作用各有特点。

这种特点还常与物质的密度和原子序数有关。

α射线通过物质时，主要是通过电离和激发把它的辐射能量转移给物质，其射程很短，一个1兆电子伏（1MeV）的α射线，在空气中的射程 约1.0<厘米，在铅金属中只有23微米（μm），一张普通纸就能将α射线完全挡住，但α射线的能量能被组织和器官全部吸收。

β射线也能引起物质电离和激发，与α射线 的能量相同的β射线，在同一物质中的射程比α要长得多，如>1MeVrβ射线，在空气 中的射程是10米，高能量快速运动的β粒子，如磷－，能量为1.71MeV遇到物质，特别是突然被原子序数高的物质（如铅，原子序数为82）阻止后，运动方向会发生改变，产生轫致辐射。

轫致辐射是一种连续的电磁辐射，它发生的几率与β射线的能量 和物质的原子序数成正比，因此在防护上采用低密度材料，以减少轫致辐射。

β射线能被不太厚的铝层等吸收。

γ射线的穿透力最强，射程最大，1MeV的r射线在空气中的射程约有米之远，r射线作用于物质可产生光电效应、康普顿效应和电子对效应，它不会被物质完全吸收，只会随着物质厚度的增加而逐渐减弱。

四、放射性同位素的主要作用（应用） 1.射线照相技术，可以把物体内部的情况显示在照片上。

2.测定技术方面的应用，古生物年龄的测定，对生产过程中的材料厚度进行监视和控制等。

3.用放射性同位素作为示踪剂。

4.用放射性同位素的能量，作为航天器、人造心脏能源等。

5.利用放射性同位素的杀伤力，转恶为善，治疗癌症、灭菌消毒以及进行催化反应等。

如果让宇宙中所有原子的原子核和电子都紧挨着、不留空隙，有多大？

如果让宇宙中所有原子的原子核和电子都紧挨着、不留空隙，有多大？

这是一个非常有趣的话题，整个宇宙的原子核一个个都挨在一起，这将是一个如何的天体哈，当然事实上并不会存在这样的天体，但我们可以来讨论下假如存在这样的天体会如何！

可观测宇宙大约为930亿光年，整个可观测宇宙大约有10^80个原子，那么一个个原子核大约有多大呢，这好像是一个问题，因为是原子核堆积在一起？

一、原子核堆积在一起的是什么物质？

我们都知道决定元素属性的是原子，如果是氢原子那么组成氢元素，如果是铁原子那么组成的将是铁元素！请问是什么属性决定了氢原子直接的差异？

原子的属性有原子核中的质子决定

一个质子的是氢元素，两个质子的氦元素....二十六个质子的是铁元素，不同的中子数则决定同一种元素的同位素，它并不能决定元素的种类，但它会决定元素的活跃度，比如会因为衰变而成为另一种元素。

质子与质子以及中子之间是由强作用力结合在一起的，但在正常情况下电子与质子与中子并不能在一起，因为泡利不相容原理，多颗电子并不占据一个量子态，因此它们在正常条件下都围绕在原子核周围以电子云模式存在！

但在巨大压力的作用下，电子是可以被压入原子核与质子中和成中子，成为一个个中子挨着的状态，这就是传说中的中子星物质！

二、所有的中子都挨在一起有多大？

为什么把电子和质子丢了？如上文所说无限靠近的电子将和质子中合成中子，因此宇宙中剩下的都是中子，那么将这些中子都结合在一起有多大呢？

中子星的密度为10^11千克/立方厘米，而整个可观测宇宙的质量的其中一个数据是3.4 x 10^54千克！

那么这个球体的体积是： 3.4 x 10^43 立方厘米

即 3.4 x 10^37 立方米

如果是一个球体的话，半径大约为：200.9695亿千米的一个球体！

200亿千米大概是多大？我们来看一张图便可知！

1979年出发出发的旅行者1号，截至到2018年11月时它距离地球月216亿千米！刚好和这个中子组成的球体差不多大，也就是说这可中子球的直径并没有超出太阳的日球层多远！但广义上的太阳系以奥尔特云为界，直径达一光年！

三、假如这些物质都堆积在一起，会是什么天体？

其实超过奥本海默极限的中子星就坍缩为黑洞了，根本不可能累积到那么大，不过我们倒可以来计算下这个质量坍缩后的黑洞视界有多大！

根据上述公式，计算后的史瓦希半径高达：486.7亿光年，这和可观测宇宙的半径非常接近（可观测宇宙其中一个数据是半径465亿光年），当然这也是我们生活在一个黑洞里的原因由来！因为我们在黑洞的视界内，因此即使我们以光速都无法逃离这个处在视界内的宇宙！这个好玩的话题居然带出了黑洞宇宙话题，实在比较有意思！

当我们在晴朗的夜晚里仰望星空时，通常都会被天空中密密麻麻的星星吸引，这会给我们造成一种感觉，那就是宇宙是充实的，在宇宙空间中布满了各式各样的天体。

然而事实却并不是这样，因为不管是从宏观还是从微观的角度来看，我们所处的宇宙，都是一个不折不扣的“超级虚胖子”。

在我们的印象中，八大行星围绕着太阳有条不紊的运行，形成了一个熙熙攘攘的太阳系。

但实际情况却是，这些行星非常稀疏地分布在一个半径大约为45亿公里的圆形区域，彼此之间相隔甚远。

假如将八大行星紧紧地挨在一起，仅仅是地球和月亮之间的距离（约38万公里），就可以将它们全部装下。

需要指出的是，这样的物质密度在宇宙空间中已经算很高了，实际上，宇宙的密度比这要低很多，相关数据显示，宇宙的平均密度仅为（10^-29)克/立方厘米。

再来看微观世界，如果把一个原子比作一座50层的高楼大厦，那么这个原子内的原子核大约只有一个乒乓球那么大，而电子则只是这座高楼里漂浮的几粒尘埃，除此之外，整个原子空间里几乎什么都没有。

宇宙是如此的空旷，不免令人吃惊，同时也让人好奇，如果将宇宙中的所有原子核以及电子，全部都紧紧地挨在一起，形成一个不留空隙的物体，那么这个物体会有多大？

事实上，宇宙中确实存在着这种致密天体。

在大质量恒星生命的末期，它们会因为失去核心的能量而坍塌，并发生威力巨大的超新星爆发，这时巨大的力量会将恒星核心中的电子压进了原子核，并与原子核内的质子中和形成了中子。

这些中子与原子核内之前的中子一起，被压缩得紧紧地挨在一起，就形成了一种被称之为“中子星”的天体。

考虑到宇宙的无限性，这里我们的讨论只能在限制在可观测宇宙的范围。

又因为我们对暗能量、暗物质几乎一无所知，所以它们也不在我们今天的讨论范围内。

因此，我们可以将这个问题准确地定义为：如果将整个可观测宇宙压缩成一颗中子星，那这颗中子星有多大？

这个问题就比较简单了，我们只需要知道整个可观测宇宙的质量，以及中子星的密度，就可以得出答案。

已知中子星的密度约为 （10^14）克/立方厘米，而关于可观测宇宙的质量，目前科学界还没有统一的数据，这里以“WolframAlpha”（一个计算知识引擎）提供的数据为参考，即可观测宇宙的质量为（3.4 x 10^57）克。

根据体积公式“体积等于质量除以密度”，通过简单的计算，我们就可以得出，这颗“超级中子星”的体积为 3.4 x 10^43 立方厘米，即3400亿亿亿亿亿立方厘米。

看起来这个数字很大，但实际换算一下，它只不过是一个半径约为200亿公里的球体而已。

广义太阳系的半径大约为1光年，而1光年的距离约为亿公里，也就是说这颗由整个可观测宇宙压缩成的“超级中子星”，其体积远远不如我们太阳系大。

是的，我们所处的宇宙就是这么空旷，平均算下来，每立方米的宇宙空间，就只有几个氢原子。

辩证唯物主义告诉我们，运动是物质的根本属性，就是说一切物质都是运动的，不运动的物质是不存在的。

我们可以从二个极端来思考这个问题。

一、我们知道，宇宙中物质的温度是有下限的，即绝对零度，物质只能接近绝对零度，但不能达到绝对零度的，因为绝对零度时物质将处于绝对静止状态，而绝对静止状态的物质是不存在的。

我们知道，各种微观粒子都有对应的运动状态，甚至运动速度也是一定的，比如光子的速度是光速，电子在原子核的各级轨道上都有对应的运动状态等。

状态、速度一定时，单位空间的物质粒子越少其温度就越低，可以假设当宇宙无限膨胀时，宇宙中单位的物质、能量就越少、越低，即无限接近于零度，但不会等于零度的，因为物质是不会无缘无故地消失的。

这是一个极限，说到这里若有人感到一头雾时不要紧，接着往下看。

二、当宇宙中的物质逐渐聚集时，比如现实中星云聚集成星系，星系中的恒星形成白矮星、中子星、黑洞等，这种聚集使得物质中的空间越来越小，比如黑洞，它是一个奇点，已经小的人们难以想象了，但是，它也不是一个没有一点空间的绝对实体的，因为前面已经说了，物质都是运动的，而运动是需要空间的，若黑洞的奇点是绝对实体，它就失去了运动的空间，即失去了存在的前提了。

现实中的黑洞，今后的归宿可能是宇宙大爆炸的奇点，这个奇点也不是绝对的实体，而是无限接近绝对实体（即绝对没有空间的实体）的一种客观存在。

个人认为，当黑洞将本星系中的恒星等天体都吞噬或基本吞噬后，黑洞将相互吞噬，到宇宙演变到最后阶段，黑洞迅速聚集成宇宙大爆炸的奇点，当这种奇点聚集成的这一刻，就会立即大爆炸又形成新的宇宙，就是说宇宙大爆炸的奇点与黑洞的奇点不同，黑洞的奇点在宇宙的演变过程中将存在相当长的时间，大约占宇宙生命的三分之二的时间，而宇宙大爆炸的奇点只存在一个时刻、一个时点，为什么呢？问题就出在“空间”上，物质不能不运动，而运动又需要空间，当宇宙大爆炸的奇点急剧形成时，也是

宇宙中空间急剧接近零的之时，在奇点形成的这一时刻，宇宙中单位能量达到极限，也是温度的极限，运动速度的极限，能量一定时，空间减小只能来提高运动速度，当空间无限接近零时，运动的极限就是大爆炸，这就是宇宙大爆炸的成因。

那么黑洞的奇点为什么不会大爆炸呢？而且可以存在相当长的时间呢？这是因为黑洞的奇点存在着一个界面，这个界面对中心奇点起到平衡作用，使整个星系成为一个存在的整体。

虽然液体和固体非常难以压缩，但其实组成物质的原子非常空旷，原子中超过99%都是空的。

但由于电磁力的存在，阻止了原子被压缩成又小又密的状态。

如果把人的原子内空间都去掉，人会被压缩到15微米。

那么，如果压缩宇宙中所有的原子，使原子核和电子都紧紧挨着，不留空隙，该物质会有多大？

事实上，在宇宙中就有类似这种状态的天体，那就是白矮星。

对于质量不超过太阳8倍的中低质量恒星，当它们耗尽核燃料之时，将会发生引力坍缩，自身重力会压碎原子的电子壳层，使得原子核被紧密压缩在一起，这样的天体被称为白矮星。

经过强烈压缩之后，白矮星的平均密度可达10亿千克/立方米。

那么，如果把宇宙中的所有物质压缩成白矮星的状态，那么，该物质会有多大？

首先，这里讨论的宇宙指的是可观测宇宙，因为我们不清楚整个宇宙的确切大小。

其次，这里讨论的物质是指由原子构成的普通物质，不包括那些数量更多的神秘暗物质和暗能量。

据估计，可观测宇宙中的普通物质总质量至少为10^53千克。根据下式：

m=ρ·V=ρ·4/3πr^3

由此可以算出r 30光年。

可以看到，宇宙空间和原子空间真的非常空旷。

可观测宇宙的半径在压缩前可达465亿光年，而其中的所有物质压缩成白矮星的状态之后，半径仅为30光年，这要远远小于星系的尺度。

不过，如果把宇宙中的所有物质压缩成白矮星的状态，这并不会稳定。

由于自身重力足够强大，这会导致电子和中子简并压力都被重力压垮，导致物质无限坍缩，最后的结果将会成为黑洞。

那么，这个黑洞会有多大呢？

根据史瓦西半径：

这个黑洞的视界半径只与质量有关，代入数据可以算出为157亿光年。

这是一个相当大的范围，没有任何东西可以逃出该区域。

此前，有人猜测，我们会不会就在一个黑洞的内部呢？

虽然这个猜测看似合理，但计算结果表明并不成立。

因为可观测宇宙半径远大于157亿光年，而整个宇宙的大小更是不可测量。

的确，宇宙虽然非常广大，但绝大部分空间是“空的”，星球、星系、星云和尘埃杂质所占宇宙空间比例很小，小的几乎可以忽略。

如果把所有物质转换为氢原子，那宇宙的物质粒子密度大约每立方米只有一个氢原子。

这还只是宇宙中宏观物质之间的空隙，那微观上每个原子内部又是什么情况呢？

我们知道原子由原子核与核外电子组成，现代科学已经探明，由质子和中子组成的原子核体积只占整个原子的几千亿分之一，核外电子在这“无比巨大”的空间中运动，而核外电子的半径不大于10^-22米，与质子、中子相比完全可以忽略不计。

因此如果把原子空间都压缩掉，只剩下原子核和电子，那全宇宙的实体物质又会缩小几千亿倍。

所谓中子星就是全部都是由中子紧挨着组成的星体，是将核外电子压进原子核中的质子后，原子核全部变成中子后形成的。

中子星的密度大得惊人，为10^11千克/立方厘米，即每立方厘米1亿吨，相当于一个花生米大小的物质重达1亿吨。

但是如果想把电子压进质子，然后把全是中子的原子核紧紧挨在一起需要很大的力量，形成这种状态或类似的状态需要特定条件。

就目前人类的认识，这种状态是大质量恒星的最终演化产物，可以说原子收缩的过程就是相应质量的恒星演化的过程，下面我们简单作一介绍。

据科学研究表明，1.44倍以下太阳质量（钱德拉塞卡极限）的恒星在内部所有核聚变结束后，因失去抵抗恒星自身质量产生的强大引力的能力，恒星会在自身引力的作用下急剧收缩，原子中的核外电子克服泡利不相容原理带来的压力，摆脱原子核束缚，游离在原子核周围，原子空间被大大压缩，但这时的电子还并没有压进质子中，由这种状态形成的星体叫白矮星，它的密度为每立方厘米1吨。

质量在1.44倍――3.2倍太阳质量（奥本海默极限）的恒星在演化末期，自身强大的引力会进一步克服电子简并压，把电子压进质子形成中子，最终形成中子星。

这种状态应该是题主所说的状态。

当然大于3.2倍以上太阳质量的恒星会克服中子简并压，最终形成黑洞或夸克星。

由于黑洞和白矮星与本题无关，我们只作简单介绍，在此不多作讨论，我们只讨论中子星的状态。

现在知道了中子星的密度（就是将来把原子核和电子紧挨在一起、不留空隙的密度）ρ=10^11千克/立方厘米，如果再知道宇宙的质量M，根据公式ρ=M/V，就可求出全宇宙所有原子的原子核和电子紧挨在一起、不留空隙的组合起来的体积V了。

现在的问题是密度知道了，但真正宇宙的质量无法确定，目前我们只大体知道可观测宇宙的质量为10^54千克数量级，因此我们只能拿可观测宇宙来计算，取M为10^54千克，代入Ⅴ=M/ρ，即V=10^54/10^11=10^43立方厘米=10^37立方米。

转换为球体，则V=4πr³/3，算出半径r=公里 13.4亿公里，这个距离还不如土星到太阳的平均距离14.3亿公里远。

当然，正如上面所说，超过3.2倍太阳质量的恒星是不会成为中子星的，因此全可观测宇宙物质的原子核不会老老实实凑在一起，它们会继续坍缩，最终可能成为黑洞。

这个黑洞的视界可以通过史瓦西半径公式Rs=2GM/C²求得，其中G为万有引力常数，大小为6.67x10^-11牛·米²/千克²，M这里为宇宙总质量，C为光速，可求得Rs=1570亿光年。

可以看出，如果把整个可观测宇宙看成一个黑洞，黑洞的史瓦西半径还大于宇宙成为中子星状态的半径，也大于现在可观测宇宙的半径（465亿光年），难怪有人说宇宙就是一个超级黑洞，就像别的黑洞一样，连光也逃不出去，光速成为物体运动最高速，而人类就居住在黑洞里，竟然都活得好好的。

哈哈，你们相信吗？

当然这也很像宇宙诞生的逆过程，它最终也有可能会收缩为一个奇点回到宇宙诞生前的状态。

这时就没有什么黑洞视界了，整个宇宙收缩为一点了。

题主说的情况根本不可能发生！因为如果真的把整个宇宙的物质集中在一起，而且还是这么紧密的挨在一起。

那么这些物质会由于质量过于巨大，而直接坍缩为黑洞。

变成黑洞之后，体积变得无穷小，就是一个点而已。

第二，电子和原子核不可能紧密排列在一起，电子和电子也不会紧紧挨在一起。

因为根据量子力学，原子中电子是由特定轨道的，每个轨道只能够存在两个自选相反的电子。

所以说，题主的假设根本就不可能实现。

我们可以把物质集中在一个区域，但是却无法让它们“肩并肩”靠在一起。

当然了，如果非要杠，非要用某种超自然力量把它们靠在一起，那么我们也不妨来看下体积有多大。

说实话，电子再小也有体积，电子直径是10^-15m，虽然小，但总有体积。

我们假设原子核也这么大，那么只要知道宇宙中有多少电子和原子核，就可以大概估算一下整个宇宙物质缩小后的体积。

那么，宇宙中到底有多少物质呢？

其实，这个答案任何科学家都无法给你答案。

我们可观测的宇宙是930亿光年，然而整个宇宙并非只有这么大。

到底有多大，谁也不知道。

可能无穷大，可能大的我们无法想象。

总之，你的想象力有多大，宇宙就有多大。

如此说来，宇宙中的电子和原子核数目也是无穷的，这样，即便把整个宇宙的物质集中在一起，其体积仍然可以大到我们无法想象！

我们就像是大海中为微生物，永远不知道大海有多大。

我们短暂的一生，对于宇宙来说，就像是大海眨了下眼睛。

所以，任何对于整个宇宙的问题，注定没有答案！

答：如果把整个可观测宇宙的物质，聚集成中子星的物质形态，对应半径只有数亿公里，远远没有太阳系的范围大。

原子由核外电子和原子核构成，原子核又由中子和质子构成，但是在核外电子与原子核之间，其实有着很大的间隙，正常情况下原子核的体积只占了整个原子的百万分之一，同样原子核中质子和中子之间也存在很大的间隙。

在足够的能量下，电子是可以坠入原子核与质子结合成中子的，宇宙中的中子星就是这么形成的，中子星密度高达每立方厘米10^11kg；目前人类能所处的可观测宇宙，半径465亿光年，质量大约是10^53kg，有着上万亿个星系。

宇宙中的可见物质，氢元素和氦元素占了绝大部分，如果我们考虑宇宙中所有原子都转变为中子，然后中子一个挨着一个，那么可以粗略估算，宇宙中所有物质组成的体积为：

V=M/ρ=10^36立方米；

实际上，如果宇宙所有物质都聚集在一起，那么早就塌缩成黑洞了，无法形成中子星的物质形态，理论上中子星的质量上限大约只有3倍太阳质量。

如果我们可观测的所有物质塌缩成一个黑洞，黑洞质量高达10^53kg，对应的史瓦西半径高达156亿光年，在此区域内没有任何物质能够逃离。

当然，以上计算均已可观测宇宙为基础，而我们所处的宇宙实际有多大，目前谁也不知道，或许我们可观测宇宙的范围，远远比我们可观测宇宙广袤。

如果让宇宙中所有原子的原子核和电子都紧挨着、不留空隙，有多大？

这是一个脑洞大开的问题，之所以产生这样的想法，来源于人们对原子及其内部结构了解地日益深入。

我们在中学物理课上都学过，原子是由原子核以及核外电子所组成，其中原子核中又包含着质子和中子（H1是唯一没有中子的元素），虽然原子的体积非常微小，半径只有10^(-10)米级别，但是原子核的尺寸更小，其半径只有10^(-15)米级别，因此组成物质的原子，实际上中间是非常空旷的，超过99%的空间什么都没有，这也就给了人们以“压缩原子”的假想空间。

按照这种假设，如果我们能够把宇宙中的所有物质中的原子都提取出来，并且将它们之间的空间全部压缩，一点空隙都不留，呈现出来的物体到底有多大呢？

当然，我们穷尽所有能力也不可能做出这样的实验，宇宙中也不可能给我们创造这样的条件去实现这样的结果。

毕竟在微观世界领域，原子与原子之间有同性原子之间的库仑斥力作用，这种作用力连太阳内核1500万摄氏度、几百万个大气压条件下，也无法大几率地实现原子中质子与质子的结合，只能借助于量子隧穿效应，以很低的几率推动氢核聚变“温和”地发生。

同时，电子在原子核外的排列，是以量子态的形式随机分布的，遵循同性相斥力和泡利不相容原理。

所以，我们只能假设可以将原子核与电子紧紧相连在一起的情形发生，在此基础上作一些简单的分析和计算。

如果纯粹地将原子核与电子进行罗列性地排列，那么只需要计算出宇宙中有多少个原子，然后估算出原子核和电子压缩之后所占的空间大小。

计算宇宙中原子数量的方法有两种，第一是通过氢原子数进行估算，因为从太阳系来看，氢元素所占的比例大约在75%左右，而太阳的质量占据整个太阳系总质量的99.86%，我们大致可以估算出可观测宇宙中的原子数量，即为可观测宇宙中的星系数量*每个星系平均的恒星数量*恒星的平均氢原子数量/75%，据此可以估算出宇宙总原子数量为5*10^80个。

第二种方法相对精确一些，方法主要是通过计算宇宙平均密度、普通物质的总量，在扣除暗物质和暗能量之后，再根据宇宙中最常见元素（氢、氦、氧）的丰度来计算原子的总数量，计算结果比较复杂，这里就不一一列出了，最后计算出的结果为7*10^79个。

与上面一种方法相对比，差距并不是太大，这里我们取近似值10^80个来计算。

如果将每个原子压缩成原子与电子紧密排列的情况，那么最后形成的物体体积的计算表达式为：10^80*4/3*π*(10^-10)^3*10^(-15)，其中10^80是宇宙原子总数，4/3*π*(10^-10)^3为每个原子的体积，10^(-15)为压缩之后的原子体积与原始状态下原子的体积之比。

我们最后计算得出的数值为：4.2*10^35立方米，相当于一个半径为4.6*10^11米的球体。

如果以太阳为中心，那么这个球体的表面将延伸到4.6亿公里的区域。

当然这只是一个理想状态，实际上如果有外力能将原子核与电子紧紧相连，所提供的这种外力作用完全有可能将电子压进原子核之内，从而与原子核中的质子结合形成中子，宇宙中的中子星就是大质量恒星在生命晚期，在爆发超新星爆发之后所残留的核心部分继续发生坍缩所形成的一种天体，其密度非常之高，每立方厘米可以达到上千亿吨。

可观测宇宙中的所有原子和电子，如果都形成这样的中子星，按照其平均密度来计算，其最后组合形成的球体半径将达到上百亿公里。

但是，在现实宇宙中也不可能形成这样巨大的中子星，其表面重力早已经使星体发生剧烈坍缩，最终形成一个黑洞。

根据恒星演化的路径来看，在恒星生命晚期所剩余的物质总量，只要大于4.2倍的太阳质量，即超过奥本海默极限，就有可能继续坍缩形成黑洞，很明显刚才测算出的中子星的质量已经远远超出了这个极限。

如果形成这样的黑洞，我们可以通过黑洞史瓦西半径计算公式，来测算出这个黑洞的事件视界的范围，计算结果达到惊人的160亿光年，在这个范围之内的所有物质，都无法逃脱黑洞的强大引力，至于这些物质的组成形式是亚原子还是别的更微小的粒子，我们目前也无法准确得知。

当然，以上的分析是基于可观测宇宙中的所有物质来进行推算的，实际上我们所处的可观测宇宙只是整体宇宙中的极小一部分，毕竟在以地球为中心465亿光年的可观测宇宙之外，由于宇宙膨胀的原因，所有光线再也无法到达地球，可观测宇宙以外区域的所有信息我们永远也无法知晓。

目前关于宇宙起源的主流理论认为大约在138.2亿年前，宇宙在一个致密炽热的奇点爆炸中产生。

宇宙在大爆炸之初，产生了中子、质子、电子等形成物质的基本粒子。

大爆炸之后随着宇宙的不断膨胀，宇宙中的温度和密度开始下降，这些基本粒子开始形成原子并最终形成了我们今天宇宙中的所有物质。

图示：宇宙大爆炸

如果将宇宙中所有的原子的原子核和电子都紧挨着，不留空隙，那么它们会有多大？这个问题让我想到了宇宙诞生之初。

宇宙诞生之初就是这么一个状态，所有构成宇宙的基本粒子都挤在了一起，没有空隙。

因此我觉得如果发生这种情况，宇宙中的所有原子核和电子都紧挨着，那么宇宙中的所有物质只有一种结果，那就是宇宙又回到了大爆炸之前的奇点状态。

那么它有多大？就如同科学家设想的那样，体积无限小，密度无限大。

原子是构成一般物质的最小单位。

在化学反应中，原子是不可在分割的。

但是在物理状态下是可以在分割的。

原子是由原子核和电子组成的。

电子围绕在原子核的周围飞快的转动着。

原子核占据了整个原子的绝大部分质量，但是它却非常的小。

图示：原子结构示意图，中间是原子核，周围是电子

打个比方，如果我们把原子看做是一个直径200米的运动场，那么原子核就是位于运动场中央的一只仅有5毫米的蚂蚁。

想象一下原子核是有多么小。

原子内部的空间是有多么的大？因此才有了问题中的想法，如果我们把原子中这么大的空间全部压缩掉，让电子紧挨着原子核会是什么样子呢？

电子紧挨着原子核的这种状态在宇宙中也是存在的，这就是中子星。

中子星中的物质的密度极大，每立方厘米的中子星物质大约有1亿吨到10亿吨。

如果把地球压缩成一颗中子星的话，它的直径只有22米。

宇宙中的中子星的质量在8个太阳到30个太阳质量之间，如果质量再大它就变成黑洞了。

图示：中子星

所以，如果说把宇宙中所有的原子核和电子都紧挨的话，宇宙将会被大大压缩。

宇宙将变成一个巨大的黑洞，整个宇宙形成的黑洞将会继续压缩，最终回到了宇宙大爆炸前的那种奇点状态。

一个无法用数字描述的极小状态。

图示：黑洞

这时候的宇宙就会在酝酿着下一次大爆炸，一个全新的宇宙即将诞生！

《吴军数学通识讲义》读书笔记

通识教育在中国，通识教育被称为博雅教育。

自由的艺术人欲成为社会精英，精神上需成为精英，以精英思维行事，以主人态度行事，超越常人。

数学的线索1.1 勾股定理：西方称为毕达哥拉斯定理数学定理形成：命题、猜想、证明、定理、推论。

预见性无理数是毕达哥拉斯定理的推论。

数学思维通过逻辑推理和分析得到结论。

黄金分割与美学桥梁黄金分割可能反映宇宙常数。

数列与级数2.1 数学关联性：斐波那契数列与黄金分割启示：现象统一在数学体系中。

2.2 数列变化：趋势重要性三种趋势（体现高等数学观点）。

2.3 级数：传销骗局数学原理2.4 等比级数：利息与回报关系数学边界数学局限性与边界探索数学的局限性与边界探索数学不是万能的方程与新思维4.1 鸡兔同笼问题：方程用途一元三次方程解法：发明权之争4.3 虚数：工具用途无穷大与无穷小5.1 无穷大：理解无限困难5.2 无穷小：芝诺悖论破解5.3 牛顿与贝克莱争论5.4 极限：动态趋势描述几何学6.1 几何学起源6.2 公理化体系：几何理论系统罗马法与创始人效应代数篇8.1 函数定义与本质：动态、趋势8.2 因果关系：决定性与相关性线性代数9.1 向量：数量与合力9.2 余弦定理：文本分类与简历筛选9.3 矩阵：多元思维应用微积分10.1 导数：揭示变化规律10.2 微分：微观描述工具10.3 奇点：稳定性基础积分11.1 积分：微分逆运算11.2 意义：全局了解细节11.3 最优化问题：变化视角最大值与最小值概率与数理统计12.1 概率论起源12.2 古典概率：拉普拉斯论述12.3 伯努利试验：随机性含义12.4 均值与方差：理想与现实差距共享资源与消除不确定性13.1 泊松分布：保险公司需要大客户群原因13.2 高斯分布：大概率事件含义前提条件14.1 前提条件影响随机性14.2 差异：概率、联合概率、条件概率14.3 相关性：信息处理应用14.4 贝叶斯公式：机器翻译工作原理统计学与方法15.1 定义：统计学15.2 实践：做好统计方法15.3 古德-图灵折扣估计：防范黑天鹅事件15.4 视角变化：概率世界观，统计方法论数学位置16.1 数学与哲学：学科两端16.2 数学与自然科学：改造体系数学与其他学科：底层工具未来展望希尔伯特讲演展望

P和S的放射性谁高高中生物