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全世界的电子总质量只有几十克是真的吗?

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(中子的数量和质量与质子大致相当)。由于质子、中子和电子构成了所有的物质,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严重不符。

下面,简单来估算一下地球上的电子质量之和。

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。

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。

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。

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