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地球上的生命、物質存在著豐富的多樣性，每個人之間都有許多的不同，包括不同的階級、信仰、國家、職業甚至品味，但我們所有人都有一個共同點，那就是我們的微觀藍圖是一樣的！我們都是由原子構成的。這不僅是人類的共同特徵，它適用於宇宙中所有存在的物質，包括但不限於細菌、昆蟲到獅子、地球甚至是巨大的恆星。
一切有質量的東西都是原子的有序排列，因為原子是構成物質的基本單元。在可觀測宇宙中原子的數目是有限的，因此原子不斷地改變它們的排列以形成新的事物。如果可觀測宇宙是有限的，那麼我們就可以計算出宇宙中原子的總數，或者至少會得到一個大致的數字。要算出宇宙的原子數，我們就需要了解物質和宇宙本身的起源。
宇宙大爆炸
宇宙極其廣闊，但根據大爆炸理論，宇宙是從一個無限小的點開始膨脹起來的。這一結論是由廣義相對論對宇宙隨時間的可觀測膨脹後推得出的。這種外推法會導致一個無窮小的點，那裡有無窮大的密度和溫度，那裡不可能存在任何形式的物質，這就是大爆炸的起點。
宇宙大爆炸可以追溯到一個有限的時間，也就是138億年前，我們目前已知的宇宙年齡。宇宙第一批形成的原子是氫和氦，它們在大爆炸後約38萬年開始形成的。
宇宙存在的一些物理障礙限制了我們對宇宙的看法。也就是說，我們只能從有點的時間中，到達我們地球的電磁輻射中觀察宇宙的可見部分。因此，我們在可觀測宇宙的視界之外看不到任何事物，所以當我們計算原子的數量時，我們的假設是基於可觀測的宇宙，而不是整個宇宙。
宇宙學原理
另一件要考慮的事情是，宇宙中的物質密度和分布情況。根據宇宙學原理，宇宙在大尺度上是均勻和各向同性的。這意味著物理定律作為一個整體在宇宙中起著統一的作用，在大尺度結構中不應該有任何可觀察到的不規則現象。這同樣適用於均勻分布於整個宇宙中的物質。這一點有助於我們平均估計宇宙中星系和恆星的數量。宇宙學原理還指出，較重的元素並不是在大爆炸產生的，而是在後來的恆星中形成的。
簡單地說，對於任何地方的觀察者來說，宇宙看起來都是一樣的；物質密度在大尺度上是相同的。
可見宇宙中的原子數
為了便於計算，我們假設宇宙是由氫原子組成的。下面我們將從計算太陽中的氫原子數量開始。太陽的質量是2.011×10^33g。氫原子的平均原子質量是1.008amu。為了得到太陽中原子的數量，我們需要用太陽的質量除以氫原子的摩爾質量再乘以阿伏伽德羅常數。阿伏伽德羅常數是基本粒子的數量，如分子、原子、化合物等每摩爾物質的數量；這就是太陽中氫原子的數目。
假設宇宙僅由氫原子組成，簡化了計算，因此每個原子只有一個質子。太陽中的原子數為1.201×10^57。我們知道銀河系大約有10^11顆恆星。因此，當恆星的數量乘以太陽的原子數時，我們銀河系中的原子數量為1.201×10^68。
對於可觀測的宇宙，我們知道大約有10^11個星系。我們將用星系中原子的數量乘以宇宙中星系的數量來得到宇宙中原子的數量。宇宙中原子的總數將達到10^78個！
另一種計算方法是計算宇宙的質量。我們知道，在可觀測的宇宙中，平均大約有4000億個星系，大約有1.2 x 10^23顆恆星。平均而言，一顆恆星的重量約為10^35克，這意味著宇宙的總質量為10^58或1.2 x 10^52噸。每克物質含有大約10^24個質子，如果我們假設所有的原子都是氫原子，這是一樣的，因為氫原子只含有一個質子。氫原子的總數將達到10^86。
這些粗略的計算範圍從10^78到10^86。如果將這個數字寫出來看起來就像10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000個原子……確實有許多零！
雖然原子的數目看起來很多，但物質只佔可觀測宇宙的4.9%。剩下的部分由68.3%的暗能量和26.8%的暗物質組成。暗能量和暗物質也被認為均勻地分布在整個宇宙中，就像普通物質一樣，遍及整個宇宙。它們的性質在很大程度上是未知的，但人們一致認為它們有助於宇宙的膨脹和大尺度結構的形成。
宇宙中的原子數是基於許多假設的粗略估計。但隨著科學的進一步發展，我們將設計出更好的方法來做出更準確的估計，即通過計算機模擬整個宇宙。