1立方厘米重1億噸，超越想象的密度，存在于中子星上，有多可怕？

密度是物質(zhì)的基本屬性，凡是由粒子構(gòu)成的物體都有密度。地球上密度最大的物質(zhì)是金屬鋨，密度為22.6克每立方厘米。水在常溫常壓下的密度為1克每立方厘米，鋨的密度是水的密度的22.6倍。

地球上已知密度最大的物質(zhì)是鋨，那宇宙中密度最大的物質(zhì)是什么？

溫度和壓力能在一定程度上會(huì)影響物質(zhì)的密度。在高壓之下，組成物質(zhì)的分子或者原子之間的間隙會(huì)縮小。體積縮小，質(zhì)量不變，密度自然就會(huì)增大。

根據(jù)科學(xué)家的測(cè)算，地球的平均密度雖僅為5.5克每立方厘米，但內(nèi)陸核的密度卻達(dá)到了13克每立方厘米。內(nèi)陸核主要由鐵和鎳組成，鐵的密度為7.9克每立方厘米，鎳的密度為8.9克每立方厘米密度。在內(nèi)陸核處密度變得如此之高，就是因?yàn)槟抢锏奈镔|(zhì)承受了巨大的壓力。

通常來(lái)說，除非施加的壓力非常大，否則固體或者液體的體積很難變小。以萬(wàn)米深海為例，那里的壓力是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的1000倍，不過那里海水的密度僅比海平面處的海水密度高一丁點(diǎn)。

按照上述思路，只要對(duì)物質(zhì)施加的壓力足夠大，物質(zhì)的密度就會(huì)變得極高。

那么在極高的壓力下，密度究竟能達(dá)到多少呢？

根據(jù)科學(xué)家的相關(guān)理論，當(dāng)壓力超過了物體所能夠承載的極限，構(gòu)成物質(zhì)的分子、原子的結(jié)構(gòu)都將坍塌，密度最終能夠達(dá)到1億噸每立方厘米，甚至10億噸每立方厘米。

這是什么概念呢？有多可怕？簡(jiǎn)單來(lái)說，中子星上一個(gè)方塊糖大小的物體，質(zhì)量就抵得上地球上的一座小山，真的是遠(yuǎn)超我們的想象。若是這種超高密度的小方塊擊中地球，恐怕能將地球擊穿。在有些科幻作品中，外星高等文明就將中子星作為進(jìn)攻性武器。

這種高密度物質(zhì)存在于中子星上。中子星是由比太陽(yáng)質(zhì)量大數(shù)倍的恒星在生命末期演化而來(lái)，誕生于一次猛烈的大爆炸。根據(jù)科學(xué)家的推測(cè)，中子星上的壓力可以達(dá)到10^28個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，即1萬(wàn)億億億個(gè)大氣壓。這比地球中心處的壓力大29萬(wàn)億億倍，比太陽(yáng)中心壓力大3.3億億倍。

中子星上的這種物質(zhì)狀態(tài)，被稱作中子態(tài)。要想維持這種狀態(tài)，必須要要保持超高的壓力，這意味著中子星上的高密度物質(zhì)一旦離開中子星，就會(huì)瞬間崩潰，1億噸每立方厘米的超高密度也就保持不住了。

以人們對(duì)物質(zhì)的認(rèn)知和定義來(lái)說，中子星是宇宙中已知密度最大的天體，中子態(tài)物質(zhì)應(yīng)該是宇宙中已知密度最大的物質(zhì)。

（科學(xué)家猜想的中子星結(jié)構(gòu)）

有人說密度最大的天體是黑洞，不過按照相關(guān)理論，黑洞中的物質(zhì)存在于奇點(diǎn)上，而這個(gè)奇點(diǎn)體積為0，這意味著密度無(wú)限大，這是難以理解的。剝?nèi)ズ诙粗車奈e盤，黑洞的本體包含奇點(diǎn)和視界，若以此來(lái)計(jì)算，黑洞的密度并不大，并且質(zhì)量越大的黑洞密度越小。

此外，根據(jù)科學(xué)家的推測(cè)，宇宙中或許還存在一種比中子星密度更高的天體——夸克星，只是目前還沒有發(fā)現(xiàn)。中子由3個(gè)夸克構(gòu)成，如果中子態(tài)物質(zhì)繼續(xù)被壓縮，連中子都會(huì)被壓碎，成為夸克。

除了暗物質(zhì)等未知物質(zhì)，目前已被人類認(rèn)識(shí)到的物質(zhì)幾乎都由原子構(gòu)成，原子則由原子核和帶負(fù)電的核外電子構(gòu)成。除了氫原子以外，原子核中都包含帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子。

一座小山一樣大的物體，能夠被壓縮成方塊糖大小，不僅是因?yàn)樵又g存在間隙，更主要的是原子內(nèi)部存在極其廣闊的空間。

以原子的半徑來(lái)看，電子和原子核都極小，整個(gè)原子的質(zhì)量幾乎都集中在這個(gè)小小的原子核上，質(zhì)量幾乎可以忽略的電子則在這片廣袤的空間里按照一定的分布神出鬼沒地運(yùn)動(dòng)。這就好比一整座山的質(zhì)量，僅集中在一個(gè)金屬小球上。實(shí)際上，中子星上物質(zhì)的密度差不多就相當(dāng)于是原子核的密度。

中子星上的物質(zhì)密度如此之高，就是因?yàn)楹送怆娮颖粩D壓進(jìn)了原子核，在強(qiáng)大的量輸入的情況下，其與原子核內(nèi)的質(zhì)子結(jié)合形成了中子，此時(shí)原子與元素已經(jīng)不存在了。也就是說，你可以把中子星想象成一顆完全由中子構(gòu)成的天體。當(dāng)然，實(shí)際情況并不是這樣的，中子星上的物質(zhì)應(yīng)該存在多種形態(tài)，畢竟中子星內(nèi)核和表面的壓力差別很大。

原子中的電子帶負(fù)電，質(zhì)子帶正電，兩者能結(jié)合成原子是因?yàn)楫愲娤辔?。不過，電子是費(fèi)米子，它的排布需要遵循泡力不相容原理，這在很大程度上阻止了電子靠近或者掉進(jìn)原子核。正是泡利不相容原理產(chǎn)生的一種被稱作電子簡(jiǎn)并壓的巨大斥力，才使得需要外界輸入極其強(qiáng)大的壓力，才能將原子壓碎。

關(guān)注我，咱們下次見。

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