宇宙恒星的数量真的比地球沙子多吗？这篇文章，我们来做下计算

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每当我们仰望星空，看向那点点繁星时，总会有这么一个问题浮现在脑海：宇宙很大，可它到底有多大呢？
对于这样的疑惑，人们时常会用这句话来回答，地球上所有沙粒的总和也不及宇宙中恒星的数量。
沙是地球上储存很大的一个物体，我们双手抓起的沙粒就已不计其数，那么若是将它升级到地球上所有沙粒的话，这是一个无法想象的数字。
所以说宇宙中恒星的数量还要比这个无法想象的数字大，这真的可能吗？
最近浏览了一些文章，刚好看了一篇有关这个问题的讨论，感觉很有意思，所以做来和大家分享下。

这篇文章的作者是美国的天文学家菲尔普莱特，他是之前哈勃望远镜研究团队中的一位天文学家，专业知识很硬，所以讨论的结果还是具有一定的参考价值。

菲尔普莱特

要精确的确定宇宙恒星和地球沙粒的总数，以目前的数据，这很难办到，所以我们只能粗略的去估算，而估算，也不得不用一些假设。
比如，因为我们无法知道宇宙具体的大小，所以假设，宇宙的大小就是我们可观测到的大小，也就是直径约为930亿光年的可观测宇宙。
还有，地球沙粒大小不等，这对于数量总数的估算会有很大的偏差，所以我们要假设沙粒的大小为1毫米，等等。
那么依据这些假设，我们来做一下估算。
首先，是确定宇宙中恒星的数量。
恒星的数量

确定恒星的数量就是用宇宙中星系的总数X单个星系中恒星的数量，列式计算很简单。
但关键的问题是，宇宙中星系的数量以及单个星系中恒星的数量是多少呢？
在2016年的时候，有一组天文学家对这个问题做了详细的研究，他们把研究结果发表在了天体物理学杂志。

论文截图

所以，我们参考他们研究的数据可以知道，宇宙星系的数量大概在2万亿个左右。

可观测星系总数预计值

而在确定星系的总数时，他们是以单个星系的质量为100万倍太阳质量作为参考，也就是单个星系恒星的数量为100万颗。

单个星系质量100万倍太阳质量

讨论到这里，我们可能会有疑问，不是说银河系的恒星数量预估是有2000亿颗吗，那为什么要以100万颗恒星的星系做为参考呢，这将近20万倍的差距啊。
其实以100万倍太阳质量的星系为参考，是考虑了宇宙星系的总含量，因为像银河系这样的大星系，宇宙中并不普遍，宇宙普遍存在的是一些小型星系，所以折合下来的话，研究人员认为，星系的平均大小是在100万倍太阳质量左右（不过感觉还是有点少）。
所以，用2万亿乘以100万便是宇宙恒星的数量吗？
我们还不能这样简单的进行计算。
因为就像星系一样，为了让数字更接近，我们还要做下细分。
100万倍太阳质量的星系，它所含恒星的数量其实远不止100万颗。
还是以银河系为例，像太阳这种质量的恒星，它的占比并不多，比太阳小的红矮星才是主流，它们占比将近75%，而红矮星的质量，只有太阳的10％左右。

太阳 红矮星和木星对比

所以要让数字更接近，我们应该以红矮星为例。
那么这样的话，宇宙恒星的数量，就是100万X10X2万亿，计算下来为2000亿亿颗，或者2 x 10^19颗。
这便是宇宙恒星的总数，当然这只是假设的可观测宇宙。
那么接下来便是地球沙粒的总数。
沙的数量

计算地球沙粒的总数的方式是以一立方米所含沙的数量乘以地球沙的总体积。

在前面我们曾假设地球沙粒的大小为1毫米。
所以，一立方米所含沙的数量大概就是1000 x 1000 x 1000 = 10亿粒。
那地球上沙的总体积是多少呢？
文章中没有计算地球沙储存的总体积，而只是计算了海滩上沙含量的总体积。

海滩沙含量的总体积是以宽50米、深10米、海岸线总长75万千米来计算，最终得到的体积为3750亿立方米。
所以沙的总数量就是3750亿立方米X10亿，结果为37500亿亿粒，凑整的话就是4 x 10^20粒。
这个数字大概为宇宙恒星数量的20倍，除去估算中的偏差（单个星系恒星的数量可能估算少），所以我们假设它们相同，也就是恒星总数和海滩沙的总数一样。
但，要知道，我们讨论的是地球上所有沙的总含量。
海滩沙呢，只是地球沙的一小部分，大头还在沙漠沙的含量，并且，沙漠沙的颗粒也将更小，这将是海滩沙数量的百倍千倍。

所以这样的话，宇宙中恒星的数量是小于地球沙的总含量。
但这时也有人会说，这个估算是依据可观测宇宙恒星的数量，那升级到可观测之外呢？
可观测之外宇宙星系的数量到底有多少，没有人能给出答案，说大说小，这都是一个不可证伪的结论。
所以升级到可观测之外的话，讨论就没有依据了。