當前位置:
首頁 > 知識 > 全世界的電子總質量只有幾十克是真的嗎?

全世界的電子總質量只有幾十克是真的嗎?

假的,全世界的電子總質量不可能只有幾十克。雖然單個電子質量只有9.11×10^-31千克,但電子總數量非常多,所以電子總質量也會很高。

如果地球的電子總質量只有幾十克,由於質子的質量是電子的一千多倍,那麼,地球的質子總質量就只有幾十千克(假定地球是電中性),而中子的質量也差不多只有幾十千克(中子的數量和質量與質子大致相當)。由於質子、中子和電子構成了所有的物質,這就意味著地球的總質量才百來千克,這與地球質量將近6億億億千克的事實嚴重不符。

下面,簡單來估算一下地球上的電子質量之和。

雖然由於太陽風的作用,地球被電離了,但地球的電離度非常低,只有一千億億億分之一(10^-27),故可以認為地球大致呈現為電中性。物質的組成一般包括三種粒子——質子、中子和電子,其中質子帶一個正電荷,中子不帶電,電子帶一個負電荷。因此,對於大致呈現電中性的地球來說,質子數和電子數大致相等。

雖然單個質子、中子和電子的質量都是已知的,為了算出電子的總質量,還需要知道地球的質子和中子之比。

從質量佔比來說,整個地球質量的32.1%為鐵,30.1%為氧,15.1%為硅,13.9%為鎂,2.9%為硫,1.8%為鎳,1.5%為鈣,1.4%為鋁,另外1.4%為其他元素。對於原子序數較高的元素,其中子數都要多於質子數。而對於原子序數較低的元素,質子數和中子數基本上相等。由於地球的元素組成都是原子序數較低的元素,所以可以認為質子數、中子數和電子數都是相等的。

單個質子的質量和中子的質量幾乎是相等的,而單個質子的質量是單個電子質量的1836倍。由此可以算出電子總質量佔地球質量的0.0272%(1/(2×1836+1)),所以電子的總質量為1.63×10^21千克,即163億億噸。

因此,全世界的電子加起來只有幾十克的說法是錯誤的。事實上,這裡的幾十克指的是構成互聯網的所有運動電子的質量。

根據哈佛大學的物理學家Russell Seitz估計,互聯網中可能有7500萬至1億台伺服器,每台伺服器的功率在350至550瓦之間,所以總功率大約為400億瓦。由於硅邏輯以大約3伏的電壓運行,並且1安培大約是每秒10^18個電子,如果晶元的平均運行速度為10億赫茲,通過計算可得,互聯網是由大約50克的運動電子組成。如果再算上個人電腦,這個數據還要變大3倍。

不過,這項估計是在2006年做出的,現在已經十幾年過去了,互聯網的數據量早已大幅度增加。按照現在的水平,互聯網中的運動電子質量可能已經有幾百千克了。


喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!

本站內容充實豐富,博大精深,小編精選每日熱門資訊,隨時更新,點擊「搶先收到最新資訊」瀏覽吧!


請您繼續閱讀更多來自 火星一號 的精彩文章:

引力波能被用於探測暗物質嗎?
月球上沒有固定發射塔架,阿波羅飛船怎樣起飛?

TAG:火星一號 |