在現代科學的理論體系下,物質的密度是沒有上限的!在自然界中,水的密度是1克/立方厘米,或者說1噸/立方米,但這有一個溫度條件,因此如果要準确的描述水的密度特性時需要如此定義:1g/cm³或者10³千克/m³(t=4℃),而水銀的密度則高達13.6g/cm³,而黃金的密度則是19.26克/cm³,自然界中密度之王是金屬锇,密度達到了22.59克/cm³!
一、原子之間的間隙
上圖是孔徑光栅顯微鏡獲取到的原子照片,圖片來自網絡。也許在這個級别下,看起來有些模糊,但事實上原子之間是下圖這樣的!
盡管看起來比較有規律,但能清晰的看到原子之間是存在比較大間隙的,因此這就是地心物質密度遠高于地表物質的原因!地心的鐵鎳質物質受到巨大壓力之後,原子之間的間隙減少,密度增加,達到了15克/cm³,這個密度是正常鐵鎳質的2倍左右!
二、原子内部的巨大空間
上圖是原子的量子力學模型,從原子到原子核之間是巨大的空間,甚至原子核隻占微不足道的一部分,因此在特定的條件下,物質的密度可以增加到更高,甚至達到難以想象的程度!而白矮星就是這微觀世界中密度增加道路上得第一位明星!8-10倍太陽質量的恒星在晚期并不會導緻超新星爆發,但内核依然在巨大的壓力下坍縮為白矮星,其物質原子中的電子被壓到距離原子核很近的位置,以一種電子簡并壓支撐的狀态!白矮星的密度達到了10噸/cm³!
三、原子核内部的世界
當恒星的質量繼續增加,比如小于25-30倍太陽質量的恒星,紅巨星後期的超新星爆發時,内核将處在巨大質量下極度高壓狀态,将電子壓入了原子核和質子中和成了中子,簡單一點說即可電子原子内部的巨大的空間将不複存在,電子也不再存在,整個天體就剩下了中和電荷後的中子,當然中子星并不都是中子組成,它也有着自己的結構!
表層離子和自由電子!厚度為0.3-0.5KM,而往下則是電子、種子和原子核,再往下則是費米種子超流體,在内部還可能是誇克膠子等離子體!中子星的平均密度高達1億~10億噸/cm³!
四、誇克的世界?
在中子星的内核我們猜測有一種誇克膠子等離子體的物質,那麼在中子星黑黑洞之間是否存在誇克星呢?當然這僅僅是天文學家預言中的天體,我們無從了解其密度,但有一點很清楚,它的密度明顯是高于中子星的密度上限10億噸/cm³的!也許未來我們将證實這種天體是否存在!
五、黑洞地盤?
大于30太陽質量的恒星内核将最終坍縮成黑洞,我們無從計算黑洞的密度,但據說黑洞的密度也不是無窮大,因為在描述黑洞密度時也存在諸多矛盾的結論!但無論哪種定義,它的密度都将超過傳說中的誇克星!也許已經不能密度來形容這種在三維空間中猶如BUG一般存在的天體,或者用空間扭曲程度來形容似乎更合适一些!
到了黑洞我們再無無法就密度問題前進一步,黑洞已經将我們能理解的物質密度上限給封死了,還有比黑洞密度更大的物質嗎?
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