从电子到可观测宇宙,质量有多重
向下滚动 · 从 9.11×10⁻³¹ kg 到 10⁵³ kg,30 个参照物,跨 83 个数量级
一个电子
已知最轻的基本粒子之一,静止质量 0.511 MeV
一个质子
恰好是电子的 1836 倍,原子核的主力
一个水分子
18 个质子中子组成,一滴水里有 1.7×10²¹ 个
一个血红蛋白
64 kDa,红细胞里运氧的分子机器
一个流感病毒
1 飞克,10¹⁸ 个病毒才抵一粒盐
一个大肠杆菌
1 皮克,20 分钟分裂一次
一粒花粉
约 1 微克,风媒花能飘上千公里
一粒沙
直径 1 mm 的石英沙约 1.4 毫克
一只蚊子
约 2.5 毫克,雨滴是它体重的 1700 倍
一滴雨
直径 2 mm 的雨滴约 4.2 毫克
一枚一元硬币
钢芯镀镍,新版 6.1 克
一枚鸡蛋
去壳约 50 g,恰好是一两
一个苹果
中等大小,举起 1 米就是 2 焦耳
一袋大米
家用标准袋装
一个成年人
全球成人均值(2005 年研究 62 kg,中国约 66)
一头出栏猪
商品猪的标准出栏体重
一辆轿车
紧凑级家用车的整备质量
一头非洲象
陆地上最大的动物
一头蓝鲸
约 150 吨,地球史上最重的动物
埃菲尔铁塔
全钢结构 10100 吨
泰坦尼克号
满载排水量 52310 吨
胡夫金字塔
约 230 万块石块共 600 万吨
三峡大坝混凝土
1600 万 m³ 混凝土
全人类总质量
80 亿人 × 人均约 62 kg
月球
地球质量的 1/81
地球
5.97×10²⁴ kg,太阳质量的三十万分之一
木星
比其余七大行星加起来还重 2.5 倍
太阳
占太阳系总质量的 99.86%
银河系总质量
含暗物质约 1.5 万亿倍太阳质量
可观测宇宙
普通物质的总质量(不含暗能量)
现在这个质量是什么概念
一个成年人 70 kg——秤上的数字,也是骨骼、肌肉和水的总和。
质量从哪来
你 99% 的体重来自质子和中子,而它们 99% 的质量不是「零件」给的——是夸克被强相互作用力束缚时释放的结合能。E=mc² 让「质量」和「能量」变成同一本账;2012 年发现的希格斯粒子再补上基本粒子的那 1%。
为什么电子这么轻
电子与质子相差 1836 倍,这正是化学的底层设计:轻到能被原子核拉住形成电子云,又重到不会轻易逃逸。如果比例反过来,原子不可能稳定,宇宙里连水都不会有。
全人类有多重
80 亿人合计约 5 亿吨——只有蓝鲸总质量的一百倍左右。但人类生物量已是野生哺乳动物的 10 倍还多:我们把地球的大型动物位基本换成了自己和我们养的牲畜。
常见问题
不是。质量是物质的量(kg),重量是重力大小(N):同一杯水在月球上质量不变、重量只剩 1/6。
2019 年起不是了。千克改由普朗克常数定义,基布尔秤可以在任何实验室复现,原器退役进博物馆。
临界密度 × 可观测体积,普通物质约占 5%,其余是暗物质和暗能量——它们不发光,只贡献引力。
150 吨超过已知任何恐龙的估算体重;它只靠几厘米长的磷虾喂饱自己,一天吃 4 吨。