当提到密度最大的时候，我们总是想到黑洞，因为在很多的科普书里，都仿佛告诉我们黑洞是宇宙中密度最大的天体，甚至在很多人的印象中，黑洞就是一个密度无限大的天体。 但我们往往忽略了一点，科普书里说的那个密度无限大的其实并不是黑洞，而是黑洞里的奇点！ 电子简并态 科普书里的准确描述是：当一颗恒星结束核聚变，没有能量继续抗衡引力坍缩，恒星会在引力作用下向内坍缩，当其剩余质量小于钱德拉塞卡极限（约1.44倍太阳质量），恒星会在电子简并压作用下停止坍缩，成为一颗电子简并态的白矮星。 中子简并态 当其剩余质量大于钱德拉塞卡极限，恒星会在强大的引力作用下突破电子简并压，使核外电子压入原子核内，与质子合并成为中子，当其质量小于奥本海默极限（最高约3.2倍太阳质量），恒星会在中子简并压作用下停止坍缩，成为一颗中子简并态的中子星。 奇点 当恒星的剩余质量大于奥本海默极限，恒星会在强大的引力作用下突破中子简并压继续向内坍缩，而此时将没有任何已知的物理机制能阻止恒星继续坍缩，它最终会坍缩成一个无限小的点——奇点。由于奇点无限小，因此它的密度是无限大的。 视界之内——黑洞 根据广义相对论，当恒星塌缩到一定半径的时候，其表面的逃逸速度将达到光速，从而形成一个光速不能逃离的时空区域，科学家称之为事件视界，简称视界。我们平常听到的黑洞就是视界包裹着的那个时空区域。而视界的半径并非是无限小的，因此它的密度也并不是无限大。根据科学家的估算，一颗一倍太阳质量的白矮星的半径约为数千公里，而一颗1倍太阳质量的中子星半径则只有约10公里，一个1倍太阳质量的黑洞半径则只有约3公里。看起来黑洞跟中子星的大小差不太多，在同一个量级，因此照这么看，黑洞依然是宇宙中密度最大的天体。 黑洞密度之谜 然而，跟我们理解的一般的物质不同，甚至跟一般的大质量天体也不同，黑洞的密度并不是恒定的，甚至不像白矮星和中子星这种致密天体一样质量越大密度越大。黑洞是反过来，质量越大密度反而越小…… 这是怎么回事呢？我们知道，一般的物质，在相同的密度下，质量会与体积成正比，也就是质量增加，体积会等比例增加。但黑洞不一样，由于根据广义相对论，黑洞的视界半径有个很奇怪的特点，就是它与质量是成正比的。这怪异的结果由史瓦西半径公式给出： 这公式看起来没什么特别的，因为如果把里面的c换成v，然后变换一下字母位置，它实际上就是一条逃逸速度公式。然而，当告诉你这是一个天体的半径计算公式，这就很诡异了，你发现这公式里质量M与半径R是成正比的！如果你还没看出来哪里诡异，那你再看看球体积公式： 体积与半径3次方成正比，而史瓦西半径公式里质量与半径成正比……再根据密度公式：ρ＝m/V，这意味着，同样质量下，体积越大密度越小。当你把三条公式放一起就会发现，质量增加1倍，体积将增加3次方倍，很显然，密度就变小了。因此对于一个以视界界定的黑洞，它的质量越大，密度就越小。 而黑洞在理论上是没有上限的，不过在现实中，它的质量上限会受周围物质总量所限制。科学家现在已经发现高达数百亿倍太阳质量的黑洞了，根据公式计算，这些黑洞的密度甚至比空气还低…… 所以问有“没有比黑洞密度更大的物质”这个问题有点傻，因为黑洞的密度是不确定的，可以很大，也可以很小，如果你非要问一个答案，那你先告诉我：多大的黑洞？

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