想知道世界有多重吗？明显，咱们不行能找到一个足够大的称。问题的答案，或许阿基米德早已给过咱们提示:“给我一个支点,我就能撬起地球。”
人类很难幻想世界标准的概念
当然，用杠杆原理就想称出世界的分量的或许性也只是存在于理论中。其实百科全书上现已记录了科学家丈量的一些数字：太阳系中的八颗行星每颗的质量是1024至1027千克，而太阳达到了1030千克。咱们的星系质量约为1042千克，整个可见世界的质量达到了1053千克左右。
人类很难幻想如此巨大的质量是什么概念。可是，物理学家和地理学家却一向锲而不舍地持续完善这一看似无法衡量和肯定不行幻想的丈量。2019年末，一组研讨人员发布了对银河系质量的一份新预算陈述，陈述预算了包含暗物质在内的银河系的总质量。
银河系的质量适当于8900亿个太阳
该陈述数据显现，咱们的银河系的质量适当于8900亿个太阳（其间大多数是暗物质，只要600亿的太阳质量来自于咱们能看到的一切恒星和气体），最大或为1000亿个太阳。这些数字或许看起来难以了解，但都能够追溯到一种质量引起的彼此效果力上。
但首要，咱们应该澄清分量和质量的差异：质量和分量的本质上是两个不同的物理量，但它们又有亲近的联络，它们是经过牛顿第二规律公式F＝ma建立起来的。依据官方界说，“分量”描绘了对物体效果的引力，它会由于引力场的改动而发作改动，可是质量并非如此，质量不会由于引力场的改动而发作改动，质量是稳定不变的。
那你或许会持续问，已然重力是由于引力，那质量是由什么引起的呢？假如咱们把物质不断地进行切分，切到不行再分的粒子，那么物质的质量应该便是这些粒子质量的调集。
爱因斯坦的质能方程
可是，当咱们真的去这么做的时分才发现，这些质量只占了世界全体质量的不到1%。那99%的质量是从何而来呢？进一步研讨的过程中，咱们就有必要了解一下爱因斯坦狭义相对论的质能方程部分，E=mc2。
这个方程其实就告知咱们一个事：质能等价。也便是说，质量和能量其实是同一个东西的两个物理量。所以必定的质量对应必定的能量，经过E=mc2能够直接进行换算。而物质99%的质量，来自于捆绑夸克的强力所释放出的能量对应的质量。
研讨人员真实寻求的是质量这种恒量，可是，经过地理观测“称量”一个物体的质量，终究还要归结为丈量物体与其他星球之间的引力。
01地球有多重？
地理学家面临的第一个难题便是怎么去对咱们脚下的地球进行丈量。前期的测验是经过猜想地球的巨细和密度，然后核算其质量。到17世纪，对地球直径及其体积的估量现已适当靠谱了，可是没有人能够确认密度——不管这个星球是由水仍是岩石构成。可是后边的科学研讨证明，咱们都错了，由于这个星球实际上主要由金属组成。
卡文迪什和金属球试验
为了核算出地球的密度，英国科学家亨利·卡文迪什（Henry Cavendish）在1798年丈量了地球的全体重力。艾萨克·牛顿（Isaac Newton）在17世纪曾证明，一切物体都对其他物体有引力，而那些质量更大的物体的引力更大。卡文迪什将小金属球用线吊起来，在邻近放置较重的球体，调查线的歪曲，以确认引力的强度。随后经过比较丈量出的引力强度和地球对小球的引力，他运用牛顿方程核算出地球的密度大约为水密度的5.42倍。依据现代物理学，他和精确数字的差错只要0.7%。
02太阳和其他行星有多重？
质量的界说与两个物体彼此引力的强度有关。因而，一旦牛顿和卡文迪什核算出了地球上重力的强度，然后得出了地球的质量，科学家们就具有了对世界其他天体“称重”所需的东西。
经过公转周期能够核算出太阳系其他天体的质量
太阳对地球发生的引力使地球每365天绕太阳一周，因而就能核算出太阳的质量。相同，经过把太阳视为和其他太阳系行星匹配的天体，研讨人员能够精确的经过行星的公转周期核算其质量。相同也能够终究靠这种办法得出月球的质量。
但对小行星质量的估量仍然是依据对密度和体积的合理猜想。
03银河系有多重？
正如能够经过调查地球环绕太阳运转的速度来揣度地球的质量相同，研讨人员也能经过星系的旋转和运转核算出星系的质量。
正是经过这些核算，科学家在20世纪70年代初次证明了暗物质的存在。希瑟·戈斯（Heather Goss）在Air and Space杂志中解释道，在咱们的太阳系中，水星的运动速度比海王星快近九倍，由于它离太阳系绝大多数质量的来历更近。研讨人员估量，类似的形式应该呈现在其他星系中，即在星系中的远轨道的恒星运转速度比近轨道的恒星要慢。
世界中还有许多咱们无法观测的暗物质
这种联络在大多数星系中都建立，但科学家们也发现了一些破例。当间隔超越必定极限时，地理学家发现螺旋星系边际的恒星以惊人的类似速度运动着。科学家们追寻了恒星在螺旋星系边际的运动，并确认每个星系中必须有多少物质才能让这些恒星在它们的轨道上运转。然后将在每个星系中的一切已知的“正常”物质（气体、尘土和恒星）加起来，发现还远远达不到要求。
这在某种程度上预示着，还有第二种无形的质量来历也在拉扯它们。
但不管怎样，地理学家经过对恒星和星系的类比剖析来衡量咱们的星系质量。最近的研讨运用了数据库中近3000个被追寻的天体，如环绕银河系中心的恒星，星团和气体云，核算出星系的质量。
04世界到底有多重？
在世界的标准，你很难找到一对旋转的参照物，因而并不能经过上述的办法来进行核算。
世界的肯定巨细是不知道的，而且世界是在不断胀大中，所以它的质量相同是不得而知的。可是，依据美国地理学家埃德温·哈勃的发现，间隔地球较远的星系都在远离地球，离得越远，远离的速度就越快（注：在物理学和地理学范畴，指物体的电磁辐射由于某种原因波长添加的现象，在可见光波段，表现为光谱的谱线朝红端移动了一段间隔，即波长变长、频率下降。20世纪初，哈勃发现，观测到的绝大多数星系的光谱线存在红移现象。这是由于世界空间在胀大，使天体宣布的光波被拉长，谱线因而“变红”，这称为世界学红移，并由此得到哈勃规律），所以地理学家能够依据光在大爆炸和今日之间传达间隔的比照，核算出可观测世界的体积的直径为930亿光年。
WMAP丈量的明暗区域
可是，咱们不太或许去经过核算世界中一切天体的密度来丈量世界的均匀密度。这次，科学家们运用了威尔金森微波各向异性探测器卫星（WMAP），丈量了2001年至2010年世界中最早的光中的暖点和冷点。经过丈量世界微波布景辐射图谱中显现为亮堂和昏暗的区域，能够推测出世界的密度。由于物质对光施加引力，使其轨道曲折。当微波布景光子向咱们传达时，它们的途径被世界中的物质曲折了。世界中物质越多，光路曲折的越多，天空中呈现的振动区域就越大。
经过运用上述的办法，科学家核算出了世界的年纪和组成，包含它的全体密度：大约为每立方米六个质子。
这个数字代表了世界的能量密度（由于物质和能量能够用爱因斯坦闻名的质能方程来转化），所以它包含可见物质、暗物质和驱动世界胀大的不知道暗能量。依据这个目标，世界中可见物质约占5%，暗物质约占27%，暗能量约占68%。
世界中的物质散布
现在，科学家就能够同卡文迪什在1798年所做的那样，经过对体积和密度的估量，估量世界的全体质量大约是：
100,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000千克。
假如你有耐性，请数一数这一共有多少个0，并在谈论区告知咱们世界到底有多“重”吧！
文字 | 黄一成
版面 |尹欢欢
互动论题：世界到底有多重？
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