說圍棋的走法有10^170,遠超宇宙中原子的數量。宇宙原子的數量是多少,如何算出來的?

科技Y強


由於宇宙空間在加速膨脹,宇宙誕生到現在的時間和光速都是有限的,所以我們所能觀測的範圍也是有限的——被限定在以地球為中心,半徑為465億光年的區域,這就是可觀測宇宙。而宇宙的另一部分處在我們的觀測範圍之外,所以我們無法瞭解到整個宇宙的情況,下面的估算都是以可觀測宇宙為基礎。

為了估算可觀測宇宙中的原子數量,首先需要知道宇宙中的物質和能量組成。宇宙中26%為組成不明的暗物質,69%為組成不明的暗能量,只有5%是由原子組成的普通物質,另外還有極少比例的光子和中微子。

在普通物質中,氫最多,質量佔比高達75%;緊隨其後的是氦,質量佔比接近25%。也就是說,比氦更重的元素在宇宙中非常少。這是因為氫和氦是在宇宙最初時刻合成出來的,而其他元素都是在與恆星有關的過程中合成出來的。

接下來,只要知道可觀測宇宙的總質量和氫原子、氦原子的質量,就能估算出可觀測宇宙中的原子總數。

根據美國宇航局(NASA)的威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)公佈的數據,可觀測宇宙的平均密度約為9.9×10^-27千克/立方米。而可觀測宇宙的半徑約為4.4×10^26米,所以可觀測宇宙的總質量為:

M=ρV=ρ4/3πr^3=‭3.5325×10^54‬千克

由於普通物質的佔比為5%,所以可觀測宇宙中的普通物質總質量為:

Mo=0.05M=‭1.76625‬×10^53‬千克

另一方面,一個氫原子的質量為1.6736×10^-27千克,一個氦原子的質量為6.6465×10^-27千克,由此就能計算出氫原子和氦原子的數量分別為:

n1=0.75Mo/m1=7.9×10^79個

n2=0.25Mo/m2=6.6×10^78個

因此,可觀測宇宙中的原子總數約為:

N≈n1+n2=7.9×10^79+6.6×10^78=8.56×10^79個

此外,每個氫原子中包含一個質子和一個電子,每個質子中又有三個夸克,所以每個氫原子包含了4個基本粒子,由此可以算出可觀測宇宙中氫原子包含了3.16×10^80個基本粒子。另一方面,每個氦原子中包含兩個質子、兩個中子和兩個電子,每個中子也是由三個夸克組成,所以每個氫原子包含了14個基本粒子,由此可以算出可觀測宇宙中氦原子包含了9.24×10^79個基本粒子。因此,可觀測宇宙中總共存在大約4×10^80個基本粒子。

另據估計,圍棋的變化總數可達10^170,這個數量要遠高於可觀測宇宙中的原子總數。但整個宇宙有多大現在還不明確,所以究竟是圍棋的變化總數更多,還是整個宇宙中的原子總數更多,目前不得而知。

如果整個宇宙非常大,甚至是無限大,那麼,圍棋的變化總數不會多於整個宇宙中的原子總數。反之,如果整個宇宙只比可觀測宇宙大了沒多少,那麼,圍棋的變化總數將會超過整個宇宙中的原子總數。


火星一號


宇宙中原子數量大約在10的80次方這個數量級,但要注意的一點是,這個數據僅僅是可觀測宇宙的估算值。

宇宙有多大?這個問題並不容易回答,因為人類對於宇宙的探索幾乎都是依靠接收電磁波(光)來獲取信息,而宇宙中第一縷自由光誕生於宇宙大爆炸後的38萬年,而咱們常說的可觀測宇宙的半徑就是當時光源現在所處的位置,大約為460億光年遠。

也就是說可觀測宇宙的直徑約為920億光年,而再遠的宇宙空間,它們的模樣人類就沒法通過光來分析研究了。那麼可觀測宇宙內包含了多少物質呢?如果知道了這一點,宇宙的原子總數就能算出來了。

按照各向同性,我們認為星系應該是均勻分佈在宇宙空間中的,如果我們對某個方向區域作長期觀測,以獲得該方向區域內星系數,那麼就能估算出整個可觀測宇宙內的星系總量。

以銀河系的質量為標準,估算出整個可觀測宇宙內星系總質量,最後單個原子質量就以氫原子為標準,便可得到可觀測宇宙中原子總量是在10的80次方這個數量級左右。

當然了,估算宇宙中原子總量的方法不止一種,但最後的結果都是在80次方上下。

至於圍棋的走法為何比可觀測宇宙中的原子總量還多呢?實際上,題目說的10的170次方還是少的了。

圍棋盤面上有361個點,在不考慮規則時,走法總共有361!種(數量級為10的768次方);如果不考慮走法,只算最終盤面有多少種,因為每個落子點只存在三種可能(黑、白、空),因此盤面的上限為3的361次方種。

總的來說,雖然可觀測宇宙的直徑足足有920億光年,包含了不計其數的星系,但估算出的原子總量也只有10的80次方,遠遠趕不上圍棋的走法。

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賽先生科普


標準的圍棋,它的棋盤上總共有橫豎各19道線,那麼在圍棋的棋盤上總共有361個落點,這樣的話,按照簡單的數學計算,第一個落子有361種可能性,第二個落子有360種可能性,依次可以類推,那麼最終的可能性就是361!,即361*360*359*358*...............一直乘到1,最終的結果非常巨大,總計10^768種可能。

當然以上這只是數學計算上的可能性,如果考慮到圍棋在走法的多變的話,那麼圍棋的下法可以說是無限的。

下面再來說說宇宙中原子的數量是如何計算的吧?宇宙中的原子數量究竟有多少呢?

計算宇宙中的原子數量是粗略的估計值,而且計算的也只是可觀測宇宙的範圍,大約是直徑930億光年的範圍。

對於原子數目的計算有三種方法,一種是根據宇宙微波背景輻射計算出來的原子數目,第二種是根據可觀測宇宙中星系的大致數目,與典型的星系質量,計算出可觀測宇宙的大致質量,然後除以佔據宇宙可見總質量最多的氫原子質量,得出大致的宇宙原子數目,第三種比較麻煩在此不做詳述,主要是根據質子電子的比重計算出來的原子數目。

以上的幾種方法大致計算出的可觀測宇宙原子的數目大概在10^78-10^82之間,以此可見,遠小於圍棋的簡單數學計算的走法可能性。

對此你有什麼看法呢?歡迎在下方留言探討。我是科幻船塢,熱愛科學、喜愛科幻,感謝大家的閱讀,本文圖片來自於網絡,侵刪。


科幻船塢



現代宇宙學認為宇宙是有限無界的,因此組成宇宙物質的原子的數目也是有限的。可世界好多事物是無限的,比如說數學上好多問題都是無窮的、無限的。整數是無限的、自然數是無限的、小數是無限的、偶數是無限的、圓周率π不循環位數是無限的等等。它們的數量都要比宇宙中原子的數量大的多。

上面所說都是無限的事物,當然要比有限宇宙原子的數量大了,下面我們再說一下有限事物比宇宙原子數量大的例子。在比較之前,咱們先來算一算宇宙到底有多少原子?

宇宙中原子數量的算法

要想算宇宙的原子總數,當然要先算出宇宙的質量。

根據物質不滅定律和能量守恆定律,宇宙總質量是不變的,總能量也是不變的。當然也就不允許具有相對論質量的光子“逃脫”出宇宙。按照牛頓力學的理解,光子這麼高的速度還沒有掙脫宇宙,完全是因為現在宇宙物質密度的引力提供了足夠的向心力,但隨著宇宙的膨脹,物質密度越來越稀、溫度也逐漸變低,低密度的宇宙物質的引力不足以提供光子運動所需的向心力,這就到了光子逃脫的臨界點,這時的宇宙物質密度ρ就是臨界密度。



設宇宙總質量為M,光子的相對論質量為m,光子到宇宙中心的距離,即宇宙的臨界半徑(也是允許的最大半徑)為r,光速為C,則宇宙的體積V=4πr³/3,所以M=ρV=4πr³ρ/3。再根據萬有引力定律和向心力公式(光子運動所需的向心力由光子與宇宙總質量之間的萬有引力提供),F=GMm/r²和F=mC²/r,三式合併計算。已知G為萬有引力常數,大小為6.67x10^-11牛·米²/千克²,C=299792458米/秒,而臨界密度ρ經有關理論計算值為5x10^-27千克/米³,π取3.1415926,計算宇宙總質量M=C³√3/(4ρπG³)=3.415788x10^53千克。按宇宙元素丰度,氫元素75%和氦元素25%佔據絕對地位,其餘較重元素的只是在我們地球等一些類地行星上才佔有較大的比例,在宇宙尺度上,所有其他較重元素總和佔比只在千分之一以下,因此我們主要以氫氦兩種元素來算原子數即可。


已知氫原子質量為1.66x10^-27千克,氦原子質量為6.6969x10^-27千克。則按照3:1的比例,宇宙中氫元素的質量為3.415788x10^53x0.75=2.561841x10^53千克,那氫原子的數目為(2.561841x10^53)/(1.66x10^-27)=1.54327771x10^80個。宇宙中氦元素的質量為0.853947x10^53千克,那氦原子的數目為(0.853947x10^53)/(6.6969x10^-27)=1.2751378x10^79個。則宇宙中原子總數為1.67079149x10^80個。

圍棋下法種數等有限事物和宇宙中原子總數的比較

如果按題主所說圍棋的走法有10^170種,那肯定是大於宇宙的原子總數。只不過不知題主的圍棋走法是怎麼算出來的。



圍棋19x19道線共361個交點,黑白兩子輪流下子,每次只下一子,所以作為一方(黑方)最多有181x180x179x……x1種下法,即181的階乘,再乘上另一方的下法種數180的階乘,總數為7.304683254x10^660,這還沒加上下到半截投子認輸的情況,比宇宙中的原子總數更大的多。

實際上比宇宙中原子總數大的例子還有很多,比如填滿930億光年可觀測宇宙的砂子粒數為10的105次方以上,

顯然大於宇宙的原子數,因為宇宙間並非塞滿了原子,實際上平均1立方米只有一個原子,虛空遠遠大於物質。


物原愛牛毛1


圍棋的走法沒有這麼嚇人的數字。10的170次方,也太嚇人了。

將棋盤擺上,在左上星位擺上子,根據合法規則,黑先白後,奇數步為黑,偶數步為白。第一步在星位擺上黑子,棋盤旋轉一下,可以發現,四個星位都是一種下法。那些說把棋盤擴大為難狗的,其實沒必要,棋盤再大,可以把棋盤縮小到四分之一。根據合法規則,只有在攻擊趨於四個區域交界一定範圍內,才開始考慮臨近子力的接應。

扣除其他各種不合法規則的走子方式,圍棋有意義的走子方式就沒有嚇人的數字了。至於千古無同局,這個也沒有辦法驗證,但棋子局部佈局相同,這是經常可見。圍棋攻防也就是常見佈局的攻防,不是單兵作戰。那些高手與很多人同時作戰,都是儘量把攻防引向自己熟悉的佈局。

(圍棋第一步走法,最大隻有10根橫豎線交點,旋轉後,有中間線重合重複點。圍棋的走法計算我認為應該確定圍棋有意義的所有形,也就是攻防形狀,所有這種形狀的組合)

宇宙中原子數,這個儘管有估計,但現在暗物質是否存在都是個謎,宇宙模型都沒有最後定論,如何準確計算原子數。

如果只是小學生討論,你可以用圍棋的天文數字走法嚇唬他。但說到圍棋合法規則有意義的走法,就得扣除不合法無意義的佈局。為了構造一個數而忽視規則,那也只是一個數罷了。


鄧煒定


一定要加個前題:在人類可觀測宇宙中。

沒有這個前題就是耍流氓。


冰雪驕子影像


這只是下圍棋的人的主觀看法而已 說圍棋的下法比宇宙原子還多 顯得下棋人聰明 腦子好使 呵呵 井底之蛙罷了 不要說 比那個數字再大億萬倍又能如何 宇宙無邊無際 下圍棋的人知道原子有多大嗎 實在是愚蠢得可笑


千里草dyd


現在天體的質量是可以推算出來的 根據現在的手段,可以用光譜推測天體元素。宇宙138億光年。總質量可以大致確定,再除以原子量,就可以得出原子數目。可以明確的說,宇宙原子數目遠比圍棋變化少,提問中的說法是正確的。


紋枰


一群文盲就不要不懂裝懂了,宇宙的原子數量是可以算出來的啊。至於結果,哥偏偏不告訴你,讓你們繼續矇在鼓裡,一群青蛙。


西門掃雪高高


根據可觀測質量只佔5%,是不是可以說有可能平行宇宙有50個,甚至更多!


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