世界上的电子总质量真的只有几十克吗？

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几十克？太少了吧？我们来算算就知道了——不算不知道。一算吓一跳！

1克电子是多少个？一个电子的质量为 9.11×10^-28g。

因此。1克纯电子构成的物质包含1.098×10^27个电子。

地球总共有多少个电子？

估算地球总电子数最巧妙的方法是计算地球上的质子总数。因为电中性物体的电子总数等于质子总数。地球基本上算是电中性的物体。而且是巨大的物体。虽然每时每刻有无数的带电粒子轰击地球。但造成的痕量电荷可以忽略。

上图：电中性的原子。质子数和电子数相等。

构成地球的主要元素是铁（35％）。氧（30％）。硅（15％）和镁（13％）。平均而言。这些元素的质子质量约占总质量的49％。原子质量的其他51％由中子组成。但中子不带电荷。上述这些元素占到地球的93％。剩下7%。时元素周期表中的其余元素。大致也具有相似的质子-中子比。除了氢的最主要的同位素氕以外。但氕对地球质量的贡献可忽略不计。

上图：所有化学元素及同位素的质子中子数散点图。途中斜线是质子中子比为1:1的界线（Z=质子。N=中子）。可以看出。质子中子比略微偏离1:1的比例,随着原子序数上升。中子数比例略微偏高。

质子和中子的质量大致相同。因此将地球质量乘以0.49即可得出所有质子的总质量。在此计算中。您完全可以忽略电子本身的质量。因为它们的质量太小了。小于质子质量的1/1840。

地球总重5.97×10^24千克。将此乘以0.49。便得到2.93×10^24千克（质子总重）。再将其除以单个质子的质量1.67×10^-27千克。可以算出地球上总共大约有1.75×10^51个质子。那么电子数量应该与此相同。

计算地球电子总重

将电子总数1.75 x 10^51个除以每克电子数量1.098×10^27=‭1.5938069216757741347905282331512‬×10^21千克。实际上电子总质量只会比质子总质量少三个数量级（3个0）左右。因为前面说了。电子的质量小于质子质量的1/1840。因此只有大约三个数量级的差别。

上图：电子的质量大概是质子或中子质量的1840分之一。

结论

我们计算了。但因为质子质量与电子质量只有三个数量级的差异。因此既然地球质子总质量高达2.93×10^24千克。那么电子的质量大约就是在10的21次方千克这个级别。因此题主的说法是错误的。

其他观点：

电子是我们熟知的一种构成物质的基本粒子。在大家的印象中。电子是质量很小的粒子。它围绕着原子核运动构成了世间万物。但我们很少去深入的了解它。比如说电子的质量到底有多小呢？地球上所有的电子加起来会有多大的质量呢？今天我们就来讲一讲。

通过实验。电子在粒子加速器里可以被加速到光速的99.998。这是一个非常了不起的速度了。之所以没有达到光速。那是因为电子有质量原因。但电子能被加速到高达光速的99.998%。说明它的质量是微乎其微的了。其中道理很简单。质量越大的物体越难被加速。

现在我们可以来看一看整个地球有多少个电子了。由于时间关系。我们不可能数出地球上总共有多少个电子。因此在这里只能用大体上的统计数据了。其中会有不小的偏差。大家也不要过于追究。

根据相关数据。整个地球的质量为5.965 X 10^24kg。而地球的平均密度大约是铁的一半。铁原子的质量我们是清楚的。为9.288 × 10^-26kg。根据这两个数据。我们可以粗略的统计出地球上的原子数为（5.965 X 10^24/9.288×10^-26）×2 = 1.2845 X 10^50个。为了计算方便。我们再粗略的将每个原子所包含的电子数平均为10个。并计算得出整个地球有1.2845 X 10^51个电子。

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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。

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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