巨数

在本文中,我想与您分享我们周围世界的一些令人印象深刻的事实。我们将考虑在现实中(有时自己并不注意)或在计算过程中可能遇到的关于我们宇宙的重要事情,我们可能会遇到的真正巨大甚至巨大的数字。一些数字是如此惊人,以至于即使只是展示它们,也已经需要付出大量的精神努力。该文章将被构造如下。在我们拥有足够的知识,耐心和力量的情况下,我们将沿着从数十万度开始的数十度上升的道路前进。让我们上路。

百万= 1,000,000 =10⁶


我们的第一站是“百万”或10至6度。这是一个很大的数字,但它并没有像这些数字那样引起人们的想象,我们很快就会知道。我们经常遇到数百万种事物。您甚至可以数百万,而一个名叫杰里米·哈珀(Jeremy Harper)的非常不寻常的人通过播放他三个月的马拉松比赛做到了上网。顺便说一句,百万秒仅是11.5天。一百万卢布可能不足以在圣彼得堡购买一辆好的汽车或普通的公寓。一百万个彼此叠放的书甚至不会超出地球的大气层。反过来,一百万本足够大的书可以由一百万个字母组成(例如,一本完整的圣经由超过250万个字母组成)。一百万个豌豆将装在一个大袋子里,原则上,如果您不怕撕裂自己,甚至可以提起。一百万粒沙子很容易就可以装满。

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肉眼几乎看不到一百万细菌。一百万倍的人类头发的直径约为100米。一百万层楼的建筑物(如果可以建造的话)将上升到2.5公里的高度-比哈勃望远镜高出四倍以上,大多数人造地球卫星都在飞行。

十亿= 1,000,000,000 =10⁹


所有这些都很好奇,但并不是特别令人印象深刻。但是,我们才刚刚开始我们的旅程。我们的下一个数字是“十亿”,即10到9的幂。有了数十亿美元,我们见面的频率就会降低。如果我们想看到十亿个事物而不被压垮,我们将不得不采取非常非常小的事物。例如,分子。当然,用肉眼看不到一个分子(实际上在任何显微镜下都看不到)。但是“肩并肩”的十亿个分子大约需要30厘米(通常,分子的大小差异很大,例如,我们采用了一个水分子,该水分子由两个氢原子和一个氧原子组成)。十亿美元的总和仍然可以想像得到。这是某些超现代战斗机或军用航母的价格(是的,战争是一项非常昂贵的工作)。大型强子对撞机的成本约为100亿美元。人脑由1000亿个神经元组成。

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在整个星球上,有许多但只有人类生活在我们的星球上。现在让我们看看。如果将地球到月球的距离除以十亿,则大约为40厘米。如果将地球到太阳的距离除以相同的十亿,那么您已经得到了150米,这是一座大型摩天大楼,几乎是埃菲尔铁塔高度的一半。减少了十亿倍的地球本身将变成葡萄的大小-顺便说一下,它将变成一个黑洞。旅行者号太空船于1977年发射升空,每架飞行近200亿公里。这个空间确实很大,当我们获得更大的数字时,我们仍然会感到足够。那时间呢?十亿秒就是31.7年,整整一代。如果将氢原子增加十亿倍,那么它的直径将高达10厘米,尽管它的核心即使增加了也仍然看不到。在这种规模上,最小的病毒将是几十到几百米的巨人。甚至一个DNA分子也将长达3米。

万亿= 1,000,000,000,000 =10²²


我们的第三位客人是“万亿”或12度的10。为了直观地呈现它,您已经必须努力工作。例如,一万亿美元的成本是多少?据估计,这是一次远征火星的代价。您认为地球上的现金总额是多少?约4万亿美元。有趣的是,美国政府债务几乎增加了5倍。而且,如果将您今天可以用金钱购买的所有东西加起来,那么它将花费近100万亿美元。

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星球上所有人在一年内呼吸的空气总量约为6万亿公斤。我们星球的海洋中栖息着大约一万亿条鱼。正如您可能已经猜到的,一万亿秒比十亿秒长一千倍-即三万一千多年。大约很久以前,尼安德特人灭绝。但是,这是几秒钟。但是,在一万亿年之后,将会发生更有趣的事情-在星系中,新星将停止形成。一万亿公里-这样的距离,光在真空中传播需要一个多月。距我们最近的恒星(Proxima Centauri)的距离为42万亿公里。如果我们吸收一万亿细菌(假设我们设法以某种方式将它们全部收集在一起),那么它们将占据一立方糖的体积。在人体上发现的细菌数量差不多。而且其中的细胞数量达数十万亿。在印刷术史上所有印刷书籍中,都有大约100万亿个字母。一般而言,一兆似乎很多。但是,请尝试取很小的东西,例如原子。肉眼甚至看不到几万亿个原子,这就是它们的大小。让我们得到更好的万亿倍的东西。例如,电子。这将是豌豆的大小。但是夸克放大了一万亿倍,仍然看不见。顺便说一句,您是否了解服用一万亿颗东西与将其增加一万亿倍根本不一样?但是,请尝试取很小的东西,例如原子。肉眼甚至看不到几万亿个原子,这就是它们的大小。让我们得到更好的万亿倍的东西。例如,电子。这将是豌豆的大小。但是夸克放大了一万亿倍,仍然看不见。顺便说一句,您是否了解服用一万亿颗东西根本不同于将其增加一万亿倍?但是,请尝试取很小的东西,例如原子。肉眼甚至看不到几万亿个原子,这就是它们的大小。让我们得到更好的万亿倍的东西。例如,电子。这将是豌豆的大小。但是夸克放大了一万亿倍,仍然看不见。顺便说一句,您是否了解服用一万亿颗东西根本不同于将其增加一万亿倍?一万亿倍增加什么呢?一万亿倍增加什么呢?

四分位数= 1,000,000,000,000,000 =10¹⁵


第四个数字是“ quadillion”,即10到15度。这个名字不再被听到,并且很少有人在日常生活中使用它。例如,从实践意义上说,四千万美元是未使用的金额。甚至不清楚什么会花这么多钱。除非是一个200米高的小山,它由一块铂构成(如果存在,并且如果我们设法以当前价格在市场上出售的话)。在人体中(不仅在皮肤上,如上一段所述),最多可以生活1万亿个细菌,它们的总重量约为2千克。在我们的星球上生活着大约四千万只蚂蚁(是的,它们比人多得多-大约十万次)。

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如果您飞行了4万亿公里(大约100光年),那么您可以拜访距离地球最近的几颗恒星,然后返回。在200万亿秒之后,太阳将进入红色巨人的阶段。还记得我们上一段的夸克吗?让我们将它们增加四倍。它们最大的大小约为1毫米,而最小的(所谓的“真实”夸克)仍然不可见。顺便说一下,中微子也将不可见,尽管我们只能非常粗略地判断它们的大小。而功能最强大的现代计算机每秒可进行数十次四千万次运算(千万亿次触发器)。

五亿= 1,000,000,000,000,000,000 =10¹⁸


我们的第五位客人是“五分之一”,即10到18度。它比四方大一千倍。五百亿公里是我们称为银河系的星系的近似直径。对我们的邻居来说,仙女座星系(Andromeda galaxy)是25亿公吨(顺便说一下,这个距离每秒减少300公里,因为我们正以这种速度接近它)。五百万秒-这次比从“大爆炸”到现在的时间长2倍。为了挖出世界上所有的海洋,需要5到6亿五千万亿个玻璃杯。如果我们用五百亿个墨水分子,我们可以用它们写一个单词,但不是很大。在常温常压下,1 cc空气中包含25-30亿亿个分子(基本上,氮分子-78%,氧-21%)。地球整个大气层的质量约为5百万亿公斤。魔方的可能组合数量为43亿个或更多。要放置五百亿细菌,我们需要一个相当大的桶,但只有一个。一台每秒可以进行五百亿次运算的计算机应该会在几年后出现。最后,如果我们想要以连续5次掉落在边缘上的方式投掷硬币,那么平均而言,我们将为此进行大约8百万次尝试(尽管这当然取决于哪种硬币以及如何精确我们扔掉它)。一台每秒可以进行五百亿次运算的计算机应该会在几年后出现。最后,如果我们想要以连续5次掉落在边缘上的方式投掷硬币,那么平均而言,我们将为此进行大约8百万次尝试(尽管这当然取决于哪种硬币以及如何精确我们扔掉它)。一台每秒可以进行五百亿次运算的计算机应该会在几年后出现。最后,如果我们想要以连续5次掉落在边缘上的方式投掷硬币,那么平均而言,我们将为此进行大约8百万次尝试(尽管这当然取决于哪种硬币以及如何精确我们扔掉它)。

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数百万= 1,000,000,000,000,000,000,000 =10²¹


我们继续前进。十亿或二十一度。一个直径只有几毫米的小铝球中包含了如此多的原子。

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一口气,我们捕获了大约10亿个分子的空气(其中肯定会有一些著名的历史人物,例如猫王(Elvis Presley)呼出的几个分子)。地球的水圈重达5,000兆吨,而月亮约70兆吨。将中微子增加了六千万倍之后,我们终于可以看到它了,尽管即使有如此奇妙的近似,它也会很小。尽管在很大程度上取决于我们的想法和方式,但地球上所有海滩上的沙粒数量都达到了数个六亿吨。同时,宇宙中还有更多的恒星(更多信息请见下文)。其可见部分的大小约为130亿公里。当然,没有人会以公里为单位测量这种距离,但是为此使用了更合适的光年和秒差距。

9月= 1,000,000,000,000,000,000,000,000 =10²⁴


我们的下一个巨头是“ septillion”或24度10。寻找生活的例子变得越来越困难。6亿9千公斤重于我们的地球。可观察到的宇宙中的恒星数量是九十亿颗或更少。

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著名的Avogadro数表示一摩尔物质中的分子数,几乎为9亿(更精确的值:每10²³度为6)。一瓶中可以容纳10亿个水分子。如果您连续放入50颗septillion罂粟种子,那么这样的链条将延伸到仙女座星云。

十亿= 1,000,000,000,000,000,000,000,000,000 =10²⁷


10到27度是“八十亿”。800万豌豆将占据与地球相同的体积。这个数字也很有趣,因为如果您拥有5-10个八十亿个原子,那么您就可以利用它们制造出人体。

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非百万= 1,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 =10³⁰


最后,十到三十度是“非万”。我必须转向纯小说的例子。如果用纯铂金制成,那么无数美元将花费5个地球大小的行星。为了用肉眼确定物质的基本成分(假定它们是一维量子串),必须将它们增加100亿次。可以说,随着这种增加,人发的厚度将超过可观察到的宇宙的尺寸。太阳的质量为2百万千克,整个太阳系仅略多一点。

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质子的寿命至少为一百万年(并且很可能更长)。在1千克物质中,约有1万个电子。从一百万个分子中,您可以制造出整只大象。

10至33度被称为decillion,但更进一步,我们将不加注释地顺其自然。银河的质量是每10 -1公斤2颗。一副36张牌中的可能组合数为每10 1²3.72,而象棋中的位置为10/10 4.6。超新星爆炸的能量为10平方焦耳。地球上的空气分子数量为10⁴⁴,组成我们整个星球的原子数为10⁵⁰。整个宇宙的质量为每10-3千克1.7。典型的白矮星由10 6个粒子组成。如果我们将实际存在的距离中的最大距离(宇宙的半径)除以最小的距离(普朗克长度),则得到4.6除以10 -1。 10 hole年是黑洞随着太阳质量蒸发的时间。星系中的原子数为10⁶⁷,而整个宇宙中的原子数为10⁷⁷。同时,宇宙中的基本粒子-10⁸⁰,光子数甚至更多-10⁹⁰。数字10¹⁰⁰有一个漂亮的名字“ Googol”。在Googol年中,最后的黑洞将消失,我们的宇宙将陷入黑暗(可能)。不重复的国际象棋游戏(所谓的香农数)至少为10 11。

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如果用质子填充整个可见的宇宙“到眼球”,则它们将适合其中的10²²²。如果我们出于相同的目的而采用科学已知的最小体积(普朗克体积),那么我们将得到10⁸⁵。真的很棒。也许,理论物理学到此结束,纯数学开始了-所有科学的皇后。

是的,有数字,还有更大的数字,但在现实世界中已不再使用它们。定理证明中使用的最大数量之一(直到最近,最大)是数学家罗纳德·格雷厄姆(Ronald Graham)引入的格雷厄姆数。很棒,要指定它,我们必须使用全新的表示法,即数字表示法系统。关于Graham的数字,唯一可以说的是,无论您如何想象,它实际上要大得多。它以387结尾,但是没有人知道它从哪个数字开始,而且显然永远也不会。

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由于在本文中我使用了大量数字,因此我可能会出现错误,尽管我会尽可能避免使用它们,并检查我在可靠来源中写的内容。当然,例如,如果我们谈论的是五百亿个粒子,那么10倍的误差几乎是不可察觉的(10⁸和10⁹的差别不会太大)。如果您认为我在某个地方犯了一个严重错误,请写下来。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN381695/


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