從微觀的角度觀察這個宇宙，會發現宇宙中的一切都是由各種基本粒子通過不同的排列方式組合而成的，就如同一個個小小的積木一樣，拼湊成了這個浩瀚的宇宙。俗話說“一花一世界”，這句話很好地體現出了微觀量子力學的思維哲學。

宇宙中的物質數不勝數，不同的物質的原子結構也千差萬别，比如說柔軟的“石墨”和堅硬的“鑽石”都是由碳原子組成的，但是不同的分子結構讓石墨和鑽石的硬度和性質相差很遠，鑽石的分子結構排列方式很穩定，而石墨的分子結構很松散，輕輕用力就可以讓它們彼此之間分離。

把看似松散的石墨剝離出單層的二維結構，就變成了我們耳熟能詳的“黑色黃金”——石墨烯，石墨烯被認為是一種“革命性”的材料，它的導電和光學性能十分優異，還是已知的強度最高材料之一，因為石墨烯的分子結構就是單層的二維結構，穩定性很高，同時還具有極強的韌性，這是其他的三維材料不具備的。

因為石墨烯本身的具備多種特點，是一種十分優秀的原材料，同時還擁有特殊的研究意義，在物理學的基礎研究中，石墨烯給許多原本停留在理論階段的設想提供了實驗驗證的空間，可惜的是，現在的石墨烯難以規模化且大尺寸的生産，因此這種理想中的材料還沒有席卷全球。

地球上自然存在的最堅硬物質是金剛石，也就是我們常說的鑽石，從本質上來說，鑽石隻是碳的同素異形體，因此鑽石的稀有程度遠遠比不上黃金，而石墨烯的硬度就超越了金剛石，還擁有更好的化學性能和物理強度，不過石墨烯也不是最堅硬的物質，人類創造出最堅硬的物質是“碳炔”也可以叫作“碳塊”。

“碳炔”同樣是一種人造的納米材料，強度是鋼的二百倍，是金剛石的40倍，和石墨烯對比擁有更強的抗拉伸強度，“碳塊”的結構很簡單，就是把一堆碳原子交替連接在一起形成一個鍊，可惜的是制造難度要比石墨烯更高，人類雖然知道了碳塊擁有很高的強度，卻無法制造出來，更别提是大批量的生産了。

不過在整個宇宙中，碳塊和石墨烯都不能算是最堅硬的物質，因為人類在地球上可以利用的資源有限，并且在宇宙中，人類已知的物質隻是整個宇宙的很小一部分，在宇宙學中認為整個宇宙中存在大量的“暗物質”，這些暗物質不輻射光，也不反射光，因此人類觀察不到這些暗物質是什麼樣子，無法展開合理的研究。

我們知道，暗物質參與引力作用，卻不參與電磁相互作用，因此我們看不到暗物質，卻可以間接地通過觀察星系運動來判斷暗物質的存在，就以銀河系為例，我們觀察到了大量違背引力理論的現象，引入暗物質的存在可以比較好的解釋這些現象的産生，就以星系的運動為例，科學家認為銀河系可見物質的質量并不足以保證整個星系的穩定，銀河系邊緣的恒星應該被“甩出去”才對。

假設銀河系存在很多暗物質，這些暗物質産生的引力維持着星系的穩定，一切就可以說得通了，更關鍵的是，根據宇宙微波背景圖的推測，宇宙中暗物質的數量應該遠超可見物質才對。

我們對暗物質的了解不夠多，但是暗物質的密度應該很高，并且暗物質相對穩定，它的硬度應該也很高，所以我們已知的宇宙最堅硬物質可能并不是最堅硬的，等在未來對暗物質有了更深入的研究之後，或許會有不同的答案出現。

那麼人類已知的宇宙最堅硬的物質是什麼呢？

在前文中我們提到，可見物質都是由各種原子組合而成的，不同的排列方式讓不同的物質擁有了獨特的性質和強度，就比如說金剛石的分子排列方式是一個穩定的幾何形，因此金剛石的硬度很高，而石墨是多層石墨烯疊加在一起的，所以石墨本身不夠穩定，而單層的石墨烯具備很高的強度和韌性。

宇宙中最堅硬的物質來自于“中子星”，中子星是除了黑洞之外密度最大的天體，每立方厘米的中子星物質重量在1億噸以上，這個密度就是原子核的密度，我們可以把中子星視為一個巨大的原子核。不同物質的是不同的原子排列方式，而中子星本身就是一個巨大的原子核，所以中子星物質被稱為是宇宙中最“硬”的物質一點也不過分。

畢竟其他的物質都是原子的排列方式決定強度，而中子星物質本身就是一個巨大的原子核。

中子星是恒星演化末期的産物，普通的恒星在演化末期核心會演變成白矮星，質量大約在8倍太陽質量的恒星，核心會演變成中子星，更大質量的恒星核心會演變成可怕的“黑洞”。

恒星在演化末期會發生“引力坍塌”，整個核心向内部收縮，白矮星的密度已經很高了，但是白矮星還屬于正常物質結構，而在中子星形成的時候，強大的壓力把所有的電子都壓縮進原子核的内部，電子和質子中和成為中子，中子簡并壓力支撐着中子星繼續向内部坍塌，所以整個中子星就是大量的原子核組合在一起形成的。

當然，這隻是粗略概念下的中子星，真正的中子星内部結構是很複雜的，大概可以分為外殼，内部，内核。根據科學家的模拟，在中子星表面之下存在一些奇特的“核意面”，這些核意面是類似于意面形狀的結構，它們是在強大的壓力下形成的，在高壓下質子無法保持球形，被拉扯成了長條狀的“意大利面”一樣的結構，這些核意面的硬度能達到鋼鐵的100億倍！

中子星是黑洞以外密度最高的天體，不過因為黑洞内部無法觀察，并且在黑洞強大的引力範圍内，人類的物理定律就會失效，所以在現在的認知中，中子星内部的“核意面”就是已知最堅硬的物質。

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