世界上的电子总质量真的只有几十克吗?( 二 )


其他观点:
假的 。全世界的电子总质量不可能只有几十克 。虽然单个电子质量只有9.11×10^-31千克 。但电子总数量非常多 。所以电子总质量也会很高 。如果地球的电子总质量只有几十克 。由于质子的质量是电子的一千多倍 。那么 。地球的质子总质量就只有几十千克(假定地球是电中性) 。而中子的质量也差不多只有几十千克 。这就意味着地球的总质量才百来千克 。这与地球质量将近6亿亿亿千克的事实不符 。
下面 。简单来估算一下地球上的电子质量之和 。

世界上的电子总质量真的只有几十克吗?

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虽然由于太阳风的作用 。地球被电离了 。但地球的电离度非常低 。只有一千亿亿亿分之一(10^-27) 。故可以认为地球大致呈现为电中性 。物质的组成一般包括三种粒子——质子、中子和电子 。其中质子带一个正电荷 。中子不带电 。电子带一个负电荷 。因此 。对于大致呈现电中性的地球来说 。质子数和电子数大致相等 。
虽然单个质子、中子和电子的质量都是已知的 。为了算出电子的总质量 。还需要知道地球的质子和中子之比 。
世界上的电子总质量真的只有几十克吗?

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从质量占比来说 。整个地球质量的32.1%为铁 。30.1%为氧 。15.1%为硅 。13.9%为镁 。2.9%为硫 。1.8%为镍 。1.5%为钙 。1.4%为铝 。另外1.4%为其他元素 。对于原子序数较高的元素 。其中子数都要多于质子数 。而对于原子序数较低的元素 。质子数和中子数基本上相等 。由于地球的元素组成都是原子序数较低的元素 。所以可以认为质子数、中子数和电子数都是相等的 。
单个质子的质量和中子的质量几乎是相等的 。而单个质子的质量是单个电子质量的1836倍 。由此可以算出电子总质量占地球质量的0.0272%(1/(2×1836+1)) 。所以电子的总质量为1.63×10^21千克 。即163亿亿吨 。
因此 。全世界的电子加起来只有几十克的说法是错误的 。事实上 。这里的几十克指的是构成互联网的所有运动电子的质量 。
世界上的电子总质量真的只有几十克吗?

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根据哈佛大学的物理学家Russell Seitz估计 。互联网中可能有7500万至1亿台服务器 。每台服务器的功率在350至550瓦之间 。所以总功率大约为400亿瓦 。由于硅逻辑以大约3伏的电压运行 。并且1安培大约是每秒10^18个电子 。如果芯片的平均运行速度为10亿赫兹 。通过计算可得 。互联网是由大约50克的运动电子组成 。如果再算上个人电脑 。这个数据还要变大3倍 。
不过 。这项估计是在2006年做出的 。现在已经十几年过去了 。互联网的数据量早已大幅度增加 。按照现在的水平 。互联网中的运动电子质量可能已经有几百千克了 。