Сколько атомов во Вселенной и можно ли их подсчитать?

На первый взгляд эта затея кажется абсолютным безумием, ведь даже в одной-единственной крупинке песка содержится больше микроскопических частиц, чем самих песчинок на всей нашей планете. Что уж говорить о бескрайнем космосе, простирающемся на десятки миллиардов световых лет во все стороны. Однако физикам и астрономам удалось не просто подступиться к этой нереальной задаче, но и вывести конкретную, поистине астрономическую цифру. Каким же образом ученые смогли «взвесить» весь мир не выходя из своих кабинетов?

Секрет этого феноменального подсчета кроется в сочетании современной астрофизики и законов фундаментальной физики. Ученые не стали пересчитывать каждый атом вручную — вместо этого они пошли путем масштабных вычислений. Сначала исследователи определили границы так называемой наблюдаемой Вселенной — той части пространства, откуда свет успел дойти до нас за 13.8 миллиарда лет с момента Большого взрыва. В этом гигантском шаре диаметром около 93 миллиардов световых лет находится, по разным оценкам, от двухсот миллиардов до двух триллионов галактик.

Зная среднее количество звезд в типовой галактике и массу этих звезд, астрофизики сумели вычислить общую массу обычного, барионного вещества в космосе. А дальше в дело вступила химия: практически вся видимая материя во Вселенной состоит из самого простого и легкого элемента — водорода (около 75%) и гелия (около 24%). Зная точную массу одного атома водорода, ученым осталось лишь разделить общую массу барионного вещества на массу одной элементарной частицы. Результатом этих грандиозных расчетов стало число Эддингтона — приблизительно 10⁸⁰.

Конечно, эта цифра описывает только ту материю, которую мы можем увидеть и измерить. Она не учитывает темную материю и темную энергию, которые составляют около 95% всей массы-энергии Космоса, но состоят вовсе не из привычных нам атомов. Тем не менее, число 10⁸⁰ дает человечеству четкое понимание масштабов нашей материальной реальности и доказывает, что даже фундаментальные тайны Вселенной поддаются математике.