密度，這可能是我們在學生時代最早接觸的一批物理概念，它所代表的含義也非常簡單，在單位體積中物質品質的大小即是密度，數學式就是用物體品質除以物體體積。然而，物體的密度有極限嗎？

從直覺上來看，這似乎不是一個問題，因為我們知道物質是由原子構成的，而原子又是由其它更小的粒子組成的，但它們組合到一起有個共同的特徵，那就是會佔據一定的空間體積，既然會佔據一定的空間體積，那也就說明了在這個空間體積中，只能存在一定量的物質品質，所以從這個層面上來講，最大的密度也頂多是某個特定的空間體積內佔滿了粒子，用所有的粒子品質總和除以體積，就能得出密度大小。

但在現有的理論中，密度並沒有所謂的極限，最好的例子就是黑洞（黑洞目前已經被人類直接觀測到，並“拍”下了照片）。實際上，對於黑洞的形成過程就是一個關於密度遞增的很好例子。

以恆星級黑洞為例，這些黑洞之所以被稱為恆星級，是因為這些黑洞的前生都是一些大品質恆星，那麼這些大品質恆星有什麼特殊之處呢？

與太陽的一生做一個對照，好方便理解。這些恆星和太陽一樣，都有一個主序星時期，在這個階段，大家都是從氫元素開始聚變，整個過程中會釋放出大量的能量（比如太陽給出地球的光和熱），然而隨著聚變元素的不斷攀升，恆星所謂的主序星時期也將結束，星體開始變得不穩定起來。

比如我們的太陽會形成紅巨星，而大品質恆星則會形成超紅巨星，隨著時間的推移，恆星內部的元素在不斷的變重，直到恆星核心聚集了大量的鐵元素（我們的太陽由於品質不達標，因此不會到鐵元素這一步），此時恆星內部核聚變所產生的能量再也無法維持星體的平衡，於是爆發開始了，巨量的能量在短期內被釋放出來（能與太陽一生所釋放的能量總量相對比），大量物質被拋灑到宇宙空間，只留下一顆高密度的核心。

我們注意到，大恆星從一開始的氫元素聚變，到後來的鐵元素停止（因為鐵元素再往上聚變，整個過程不是釋放能量了，而是吸收能量），整個就是一個密度不斷攀升的過程，而大恆星所殘留下的高密度核心，更加恐怖，因此這些所謂的核心，實際上就是我們經常會提到了中子星或者黑洞（像太陽那般品質的恆星，最後是形成白矮星）。

對於中子星的密度，一個經常的說法：如果你拿一個小勺子去中子星上挖下一塊物質，而那塊物質的品質足以比得上地球上的一座大山，足見中子星的密度有多恐怖。如果說的更加資料一些，那麼中子星的密度範圍是在每立方厘米八千萬噸到二十億噸之間，可能這已經不是我們腦中能狗想象出來的場景的，而且還需要注意一點，中子星雖然密度大，但是體積並不大，它們的半徑多在三十公里以內，而且對於那些轉速比較塊的中子星，我們通常叫它們“脈衝星”。

實際上，中子星若此大的密度是由其構成物質決定的，我們都知道原子的結構，主要品質集中再原子核上，但原子核的體積相比於整個原子來說，是非常非常小的，因為當原子破碎後（換句比喻，就是原子中的電子被壓入原子核內，與質子合成了中子），內部的中子聚集到了一起，產生了所謂的中子簡併壓，用來對抗強大的引力。既然是中子都炮到了一塊，那麼可以想象，其密度到底有多大。

中子星的密度已經是如此恐怖，那麼黑洞的密度又是如何呢？先彆著急，在講黑洞前，我們再介紹一個目前理論上可能存在的，密度介於中子星和黑洞之間的怪異天體——夸克星。

夸克星的形成過程，如果不太嚴謹的來說，和中子星是差不多的，當中子被壓垮後，露出了內部的夸克（也就是所謂的打破了夸克禁閉），這些夸克跑到了一塊，很顯然，夸克星的密度又要比中子星大上數個量級。當然了，剛才的描述並不嚴謹，只是一個簡略的說法，因為整個星體的存在，目前還是理論上的，並沒有實際上觀測到，而且理論上也沒有統一起來。

那麼密度還在夸克星之上的黑洞呢？

對於史瓦西黑洞來說，它的結構是由事件視界和奇點構成的，由於特殊性質，在事件視界以內，奇點以外的空間中，並不存在的物質，因為那些被吸入黑洞的物質，最終都會流向奇點，而奇點又是一個體積無窮小的存在，我們用密度公式來算一下，很顯然，奇點的密度變成了無窮大。

由此看來，密度確實是沒有極限的，黑洞中的奇點就是一個很好的證明。

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