宇宙如此之大，科学家们是如何计算宇宙质量的？

在广阔无垠的宇宙中，从渺小的行星到庞大的星系，从神秘的暗物质到推动膨胀的暗能量，各类天体共同构成了这个复杂的系统。尽管宇宙尺度远超想象，但科学家已能通过严谨的观测与计算，大致估算出它的总质量。

社交媒体上流传的 “正反宇宙抵消后质量为零”“宇宙质量仅 28 克” 等说法，均无科学依据；目前科学界公认的宇宙总质量约为 10⁵³ 千克，这一庞大数字的得出，依赖于一套从 “单个恒星” 到 “整个宇宙” 的层层推算方法。

要估算宇宙总质量，第一步是精准测算单个恒星的质量，而太阳的质量测算堪称 “标杆案例”。作为太阳系的中心天体，太阳的引力主导着行星的公转运动。根据万有引力定律，行星绕太阳公转的周期、轨道半径与太阳质量存在明确关联 —— 只需测量某颗行星（如地球）与太阳的距离（约 1.5 亿公里），以及其绕太阳公转的周期（约 365 天），代入公式即可计算出太阳质量（约 2×10³⁰千克）。

这一方法同样适用于宇宙中其他恒星。随着观测技术的发展，科学家发现恒星的质量与其光谱特征、绝对亮度存在紧密联系：质量越大的恒星，发出的光越强，光谱中特定波长的辐射也越显著（即 “质光关系”）。通过天文望远镜收集恒星的光谱数据、测量其亮度，再结合 “质光关系”，就能快速推算出遥远恒星的质量，为后续星系质量计算奠定基础。

测算完单个恒星质量，下一步是扩展到星系层面，以银河系为例。通过观测银河系的圆盘状结构、不同区域恒星的分布密度，再结合恒星绕银心（银河系中心）的公转速度，科学家发现了关键线索：银河系边缘的恒星，其公转速度远超 “仅靠可见恒星引力支撑” 的理论值。这说明存在大量不可见的暗物质，通过引力维系着星系的稳定。结合可见恒星总质量与暗物质的引力贡献，最终可估算出银河系总质量约为 1.5×10⁴¹ 千克（其中暗物质占比超 90%）。

有了银河系的质量作为参考，就能进一步推算宇宙总质量。宇宙在大尺度上呈现 “各向同性” 特征 —— 无论从哪个方向观测，单位体积内的星系数量、分布密度都大致相同。基于这一特性，科学家先通过观测确定可观测宇宙内的星系总数（约 2 万亿个），再利用 “星系光度 — 质量关系”（类似恒星的 “质光关系”，星系的亮度与其总质量正相关），结合银河系的质量与光度比值，推算出其他星系的平均质量。

最后，叠加暗物质与暗能量的贡献（暗物质约占宇宙总质量的 27%，暗能量虽不直接体现为 “质量”，但根据质能方程 E=mc²，其能量等效质量约占 68%），最终得出宇宙总质量约为 10⁵³ 千克。这一数字并非凭空猜测，而是通过 “恒星 — 星系 — 宇宙” 的层层验证，结合暗物质、暗能量的观测数据，形成的科学界共识，也为我们理解宇宙的起源与演化提供了关键依据。