Открытия и гипотезы, 2015 №05

И сразу же возникает вопрос, а какое на свете самое большое число, которое что-то означает? В этой статье я попытаюсь рассказать о цифровом монстре, называемом числом Грэма, хотя строго говоря, науке известны числа и побольше. Число Грэма самое известное, можно сказать «на слуху» у широкой публики, потому что оно довольно просто в объяснении и все же достаточно велико, чтобы вскружить голову.

Рональд Грэм.

Числовой ликбез

Прежде чем переходить к числам-монстрам, потренируемся для начала на кошках. Напомню, что для описания больших чисел (не монстров, а просто больших чисел) удобно пользоваться научным или т. н. экспоненциальным способом записи.

Когда говорят, скажем, о количестве звезд во Вселенной (в Обозримой Вселенной), никто не лезет вычислять сколько их там в буквальном смысле с точностью до последней звезды. Считается, что примерно 10²¹ штук. Значит, общее количество звезд можно выразить числом, у которого после единицы стоит 21 ноль, т. е. «1 000 000 000 000 000 000 000».

Естественно, когда речь идет о подобных масштабах, действительные цифры в числе существенного значения не играют, все ведь весьма условно и примерно. Может быть на самом деле число звезд во Вселенной «1 564 861 615 140 168 357 973», а может «9 384 684 643 798 468 483 745». А то и «3 333 333 333 333 333 333 333», почему и нет…

В космологии, науке о свойствах Вселенной в целом, такими мелочами не морочатся. Главное представлять, что примерно это число состоит из 22 цифр, от чего удобней считать его единицей с 21 нулем, и записывать как 10²¹. Правило общее и весьма простое. Какая цифра или число стоят на месте степени, столько нолей после единицы будет в этом числе, если расписать его по-простому, а не по-научному.

У некоторых чисел существуют «человеческие названия», например 10³ мы называем «тысяча», 10⁶ — «миллион», а 10⁹ — «миллиард», а у некоторых нет. Скажем у 10⁵⁹ нет общепринятого названия. А у 10²¹, кстати, есть — это «секстиллион».

Все, что идет до миллиона, практически любому человеку понятно интуитивно, ведь кто не хочет стать миллионером? Дальше у некоторых начинаются проблемы. Хотя миллиард (10⁹) тоже знают почти все. До миллиарда даже можно досчитать. Если только родившись, буквально в момент появления на свет начать считать раз в секунду «один, два, три, четыре…» и не спать, не пить, не есть, а только считать-считать-считать без устали днем и ночью, то когда стукнет 32 года можно досчитать до миллиарда, потому что 32 оборота Земли вокруг Солнца занимают примерно миллиард секунд.

7 миллиардов — количество людей планете. Исходя из вышеизложенного, посчитать их всех по порядку в течение человеческой жизни совершенно невозможно, придется прожить больше двухсот лет.

100 миллиардов (10¹¹) — столько или около того людей жило на планете за всю ее историю. 100 миллиардов гамбургеров продал Макдональдс к 1998 году за 50 лет своего существования. 100 миллиардов звезд (чуть больше) находится в нашей галактике Млечный Путь, и Солнце — одна из них. Такое же количество галактик содержится в обозримой Вселенной. 100 миллиардов нейронов находится в головном мозге человека. И столько же бактерий проживают у каждого читающего эти строки в слепой кишке.

Триллион (10¹²) — число, которым редко пользуются. До триллиона досчитать невозможно, на это уйдет 32 тысячи лет. Триллион секунд назад люди жили в пещерах и охотились с копьями на мамонтов. В океанах планеты примерно триллион рыб. В соседней с нами галактике Андромеды около триллиона звезд Человек состоит из 10 триллионов клеток. От Земли до Сатурна 100 триллионов сантиметров и столько же букв в целом было отпечатано во всех когда-либо опубликованных книгах.

Квадриллион (10¹⁵, миллион миллиардов) — столько всего муравьев на планете.

Это слово нормальные люди вслух не произносят, ну, признайтесь, когда вы последний раз в разговоре слышали «квадриллион чего-то»?

Квинтиллион (10¹⁸, миллиард миллиардов) — столько существует возможных конфигураций при сборке кубика Рубика 3x3x3. Так же количество кубометров воды в мировом океане.

Секстиллион (10²¹) — это число нам уже встречалось. Количество звезд в Обозримой Вселенной. Количество песчинок всех пустынь Земли. Количество транзисторов во всех существующих электронных устройствах человечества, если Intel нам не врёт.

10 секстиллионов (10²²) — количество молекул в грамме воды.

10²⁴ — масса Земли в килограммах.

10²⁶ — диаметр Обозримой Вселенной в метрах, но в метрах считать не очень удобно, общепринятые границы Обозримой Вселенной 93 миллиарда световых лет.

Размерами большими, чем Обозримая Вселенная, наука не оперирует. Мы знаем наверняка, что Обозримая Вселенная это не вся Вселенная. Это та часть, что мы, хотя бы теоретически, можем видеть и наблюдать. Или могли видеть в прошлом. Или сможем увидеть когда-нибудь в отдаленном будущем, оставаясь в рамках современной науки. От остальных частей Вселенной даже со скоростью света сигналы не смогут до нас добраться, от чего этих мест с нашей точки зрения как бы не существует. Насколько велика та большая Вселенная на самом деле никто не знает. Может быть, в миллион раз больше, чем Обозримая. А может в миллиард. А может и вообще бесконечная. У ученых есть кое-какие догадки, но это больше фантазии, чем реальность.

Однако даже в Обозримую Вселенную можно напихать гораздо больше чего-то другого, чем метры.

10⁵¹ атомов составляют планету Земля.

10⁸⁰ примерное количество элементарных частиц в Обозримой Вселенной.

10⁹⁰ примерное количество фотонов в Обозримой Вселенной. Их почти в 10 миллиардов раз больше, чем элементарных частиц, электронов и протонов.

10¹⁰⁰ — гугол. Это число ничего физически не значит, просто круглое и красивое.

10¹²² протонов понадобится, чтобы набить Обозримую Вселенную под завязку, протончик к протончику, впритык.

10¹⁸⁵ планковских объемов занимает Обозримая Вселенная. Меньших величин, чем планковский объем (кубик размеров планковской длины 10^{– 35} метра) наша наука не знает.

Так выглядит небольшая часть звёзд (около 100 000) в шаровом скоплении Омега Центавра.

Получается, что 10⁸⁵ или около того — наибольшее число, которое в принципе может что-то значить в современной науке.

В науке, которая может пощупать и измерить. Это то, что существует или могло бы существовать, если так случилось, что мы узнали о Вселенной все, что можно было узнать. Число состоит из 186 цифр, вот оно:

100 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000.