银河系一立方米多少斤？我昨晚躺床上算了半天

昨晚刷手机，看到一个特别奇怪的问题：银河系一立方米多少斤？当时我就愣住了，这问题乍一听像是脑筋急转弯，细一想又觉得提问的人挺认真的，毕竟我们平时都说银河系大得没边儿，突然有人要把它压缩成一立方米来称重，这事儿本身就挺有意思，既然睡不着，我干脆打开电脑查了一圈资料,发现答案比我想的要复杂得多。

先说个事，问"一立方米银河系多少斤"，这个问法本身就需要掰扯一下，你是想取银河系里随便一立方米，还是把整个银河系压缩到一立方米？两种理解差得可不是一星半点,咱们一个一个来。

银河系里随便挑一立方米，有多重？

这就得聊聊银河系的平均密度了，银河系看着密密麻麻全是星星，其实绝大部分地方空得让人心慌，天文学家估算过，银河系的总质量大约是1.5万亿倍太阳质量，其中普通物质（恒星、气体、尘埃这些我们看得见摸得着的）大概占2000亿倍太阳质量，剩下的是暗物质，太阳质量约2×10³⁰公斤，简单乘一下，银河系普通物质的质量大概在4×10⁴¹公斤这个量级。

再看体积，银河系是一个扁平的盘状结构，直径大约10万到18万光年，平均厚度大概1000光年，用圆柱体公式粗算一下，体积大约在10⁶¹立方米这个量级，用质量除以体积，银河系的平均密度大概是每立方米4×10⁻²⁰公斤。

换算成咱们熟悉的单位：1公斤等于2斤，所以银河系里随便挑一立方米，平均重量大约是8×10⁻²⁰斤，写成小数就是0.00000000000000000008斤，这个数小到什么程度呢？你手里捏着一粒芝麻，它的一万亿分之一的一万亿分之一，还比这个重，说白了，银河系大部分空间里,一立方米连一个氢原子都摊不上。

当然这是平均数，银河系不同地方的密度差别极大，银心附近恒星扎堆，一立方米能有好几斤甚至几十斤的物质；猎户座旋臂上某些分子云里，一立方米也能有个10⁻¹⁶公斤左右；至于银晕那些空旷地带，一立方米连10⁻²¹公斤都不到，所以真要在银河系里随便指一立方米，大概率是指到一片虚空,重量近乎为零。

把整个银河系压成一立方米，有多重？

这个理解就暴力多了，等于说把整个银河系——所有恒星、行星、星云、暗物质——全部塞进一个边长一米的立方体里，那就直接算总质量就行,体积已经固定了。

目前天文学界比较认可的银河系总质量，在1万亿到2万亿倍太阳质量之间，取个中位数1.5万亿倍太阳质量,换算一下：

太阳质量	≈ 2×10³⁰ 公斤
银河系总质量	≈ 1.5×10¹² × 2×10³⁰ = 3×10⁴² 公斤
换算成斤	≈ 6×10⁴² 斤

也就是6后面跟42个零，这个数字大到完全没法想象，作为对比，地球的质量大约是6×10²⁴公斤，也就是1.2×10²⁵斤，整个银河系的质量大概是地球质量的500亿亿倍，要把这么多东西塞进一立方米,这密度得大到什么程度？

做个对比可能更直观，黑洞的密度那已经够恐怖了，但不同大小的黑洞密度差别也很大，超大质量黑洞的密度其实没那么夸张，比如银河系中心那个430万倍太阳质量的黑洞，它的平均密度大概和水差不多，每立方米一吨左右，但恒星质量级别的黑洞密度就吓人了，一立方厘米就有几十亿吨，而把整个银河系压缩到一立方米，密度大约是3×10⁴²公斤每立方米，这比恒星黑洞的密度还要高出二十多个数量级，这东西已经不是黑洞了，它瞬间就会坍缩成一个比已知任何天体都极端的存在，整个时空结构都会被它扭曲得面目全非，物理学家可能会告诉你，这种密度下我们现有的物理定律已经不够用了,需要量子引力理论来描什么情况。

所以回答这个问题：把整个银河系压缩到一立方米，它的质量是6×10⁴²斤，也就是六千万亿亿亿亿亿斤——数零都能数到眼花。

那暗物质呢？这事儿还没完

上面算的时候我提到了暗物质，但没有展开说，因为这玩意儿太影响答案了，银河系里普通物质只占大约15%，剩下85%都是暗物质，暗物质不发光、不吸收光，我们只能通过引力效应知道它在那里，它像一个巨大的透明骨架,撑起了整个银河系的结构。

这就意味着，如果你问"银河系一立方米多少斤"，严格来说得把暗物质也算进去，暗物质弥漫在整个银河系里，银晕中尤其多，把暗物质算上，银河系一立方米的平均质量会比之前算的8×10⁻²⁰斤高出好几倍，但具体高出多少，目前还没法精确测定，因为暗物质的分布情况我们还没完全摸清楚，已知的是暗物质在银晕中形成一个近似球状的巨大晕族，越往外越稀疏,总质量大约是普通物质的五到六倍。

所以如果取银河系最外围靠近银晕边缘的一立方米，那里的暗物质密度可能比普通物质还要高一些，总质量大概在每立方米10⁻¹⁹斤的量级，依然轻得可怜，而如果取银盘上恒星密集区域的一立方米，普通物质就占了大头,暗物质的贡献相对没那么明显。

用费曼的方式，打个生活中的比方

物理学家费曼说过，要是你不能把一个概念用简单的话讲给奶奶听，说明你自己还没真懂,那我试试看。

想象银河系是一个直径100公里的超级大圆盘，按这个比例，太阳大概就是圆盘里一粒0.01毫米大小的灰尘，地球连灰尘都算不上，离太阳最近的另一颗恒星比邻星，在这个模型里大概在30公里外，而这一整个直径100公里的大圆盘里，总共散布着大概1000亿到2000亿颗这样的灰尘，它们之间隔得老远老远,绝大部分空间里啥也没有。

现在你在这个直径100公里的圆盘里，随便拿一个边长一米的立方体来称重，大多数情况下你拿到的就是一团空气，运气好一点能兜住几颗灰尘微粒，这就是银河系一立方米的重量——在银盘上大概相当于几粒尘埃，在银晕里连尘埃都没有。

反过来，如果你非要把这整个直径100公里的大圆盘压缩成一立方米，那这一立方米里塞进了一两千亿颗灰尘以及大量看不见的东西，密度大到我们日常经验完全不够用来理解，你把它放在地上，它会瞬间穿透地球，掉到地心，继续穿透，来回震荡，直到把整个地球都吞进去——当然这是个比喻,实际上它的引力影响会剧烈得多。

写到这里我忽然觉得，问出"银河系一立方米多少斤"这个问题的人，可能比那些一本正经讨论宇宙学的人更懂宇宙的空旷，因为只有真正意识到银河系有多大，才会问出这种看似荒诞实则深刻的问题，宇宙的"空"，不是我们日常说的那个空，而是空到连"无"这个词都不够用，而我们平时觉得沉甸甸的生活，放在这个尺度下，连一粒尘埃都算不上，这么一想,今晚大概又能睡个好觉了。

参考数据来源：《天文学与天体物理学年度评论》银河系质量估算综述、NASA/IPAC河外数据库银河系基本参数、普朗克卫星暗物质密度分布数据。