今天我跟大家聊一聊中子星。我們知道，像太陽這種恆星，當它內部的氫聚變反應完了之後，也意味著它度過了自己的壯年時期，也就是主序星階段。然後它的內部會繼續進行氦聚變，因為氫都變成了氦。同時，它會膨脹成一顆紅巨星，從此這顆恆星就開始進入了老年階段。
所以說紅巨星就是一種演化晚期的恆星；隨著紅巨星的核反應，其內部的溫度會越來越高，一直高到上億攝氏度，直接把氦聚變成了碳。這時候它已經沒有足夠的能量來抗衡自身的引力塌陷了。因此，在它的內部其實已經誕生了一顆白矮星。此時它的外部也開始變得越來越不穩定，當這個不穩定的狀態達到極限後，它就會進爆發。把除了核心以外的物質都拋出去，然後這個殘留下來的內核就是我們看到的白矮星。此時的白矮星完全是靠電子簡併力來支撐的。
關於電子簡併力，根據「泡利不相容原理」，核外電子的每個軌道，或者說能級，只能容納兩個自旋方向相反的電子。當這些電子都被壓縮到離原子核最近的軌道時，這些相互靠近的電子將產生一種排斥力，用來阻止物體的體積進一步縮小。這個就是電子簡併壓力，俗稱電子簡併力。這個有點像磁鐵的同極相斥。但是這個電子簡併力，其實並不是一種力，你可以把它想像成類似大氣壓一樣的東西。當恆星質量不超過1.44倍太陽質量時，電子簡併壓力是可以阻止其核心繼續探索的。這個就是所謂的「錢德拉塞卡極限」。白矮星就是未達到該極限的恆星。換句話說，宇宙中的所有白矮星都是小於1.44倍太陽質量的。
那些質量更大的恆星，由於它們自身的萬有引力已經太過強大，已經蓋過了電子簡併力所能支撐的上限，從而使恆星核心進一步坍縮。電子直接被壓入了原子核，然後就和裡面帶正電的質子中合成了中子，這樣原來的原子就變成了完全由中子構成，這就是我們說的中子星！
在中子星中，中子簡併力完全代替了電子簡併壓力，以阻止物質進一步坍縮。如果母恆星的質量再大些，中子簡併力也幹不過萬有引力。沒錯，那就成了黑洞了！這個極限就叫做「奧本海默極限」，可見中子星是除了黑洞和奇點外密度最大的天體了。
至於那個「夸克星」，由於還沒有在現實中發現，目前只是一種假象中的星體。所以這裡就先不考慮它了。這個中子星可是確確實實已經被發現，它是上世紀六十年代天文學的四大發現之一。哪四大發現呢？就是：類星體、脈衝星、宇宙微波背景輻射以及星際有機分子。其中，脈衝星就是中子星的一種，它是旋轉中的中子星，因為它的磁場方向跟自轉軸不在同一直線上，所以隨著它的旋轉會不斷向外發出周期性的電子脈衝信號，一閃一閃就像燈塔一樣。所以脈衝星也被稱作為「宇宙中的燈塔」。
當年發現第一顆脈衝星的時候，人們甚至還以為真的有外星人在給我們發電報！它的東西就是一顆自轉超快的脈衝星。因為它非常年輕，所以非常活躍，自轉相當快！大概每秒能夠三十圈。目前發現轉速最快的中子星，每秒可以轉1122圈。之前人們曾認為，700圈是天體旋轉的極限，按目前的理論，旋轉速度如果超過這個極限，新體將被巨大的離心力摧毀。但根據實際觀測來看，並不是這麼回事。所以目前這個仍是一個未解之謎。
為什麼這些脈衝星能轉地這麼快呢？因為在坍縮成中子星之前，其母恆星是有自轉的，而中子星的半徑相對於母恆星來說極其微小，由於角動量守恆，所以轉動慣量的減少，導致了轉速的增加，從而使其高速旋轉。
接著說中子星。由於電子都被壓在了原子核中，所以中子星也可以看作是一個巨大的原子核。它的密度，可以看作就是原子核的密度，這也是為什麼它的密度那麼大的原因。那具體有多大呢？每立方釐米至少一億噸，這麼說比較抽象，打個比方，假如把整個地球壓縮成中子星的密度，那麼地球的直徑只有二十二米，也就是個籃球場那麼大。
由於密度極高，中子星表面的引力將非常巨大。如果要問站在中子星上是種什麼體驗，答案是你根本就沒有機會站上去，在你接近中子星的過程中，就會被巨大的引力給扯碎。除此之外，中子星還有個可怕的地方，就是擁有超強的磁場，這類中子星也叫做磁星。大約每十個超新星爆發，就會產生一個磁星。磁星的磁場有多強呢？這樣說吧，地球的磁場大概是10^-5這個量級（T就是特斯拉，表示磁感應強度的一個單位），普通的磁鐵大概是10^-2T這個量級，而我們生活中所能接觸到的最強磁場，可能也就是醫院的核磁共振了：它可以達到3T的強度。當磁場的強度達到5T以上時，非導磁的物體也能夠懸浮起來。
之前就有時間用16T的磁場，讓一隻青蛙懸浮了起來。那它為什麼能懸浮在磁場中呢？因為生物體內大部分都是水，而水分子也具有抗磁性，不過非常微弱。如果是一般的磁場抗磁性產生的斥力與水滴受到的重力相比，完全是可以忽略不計，而大多數物質的抗磁性都被自身的順磁性所掩蓋，而表現不出來。但當磁場足夠強勢，水滴就能夠克服地球的重力懸浮起來。另外抗磁性是普遍存在的，甚至生物體內的蛋白質也是具有抗磁性的，所以這隻青蛙就是這樣懸浮起來了。
日本科學家曾經在實驗室裡製造出了地表最強磁場1200T，但是只存在了一瞬間，而且還順帶一路火花帶閃電的把實驗是給炸了。這和磁星比起來都是小兒科，磁星的磁場可以強到三萬T。在某些理論計算中，甚至可以達到上億T。在這種強度的磁場中，人體內的水分的抗磁性，很可能會導致細胞組織破裂，所以人可能還沒有被中子星的引力扯碎，就在幾千公裡外的磁場中，就先被抗磁性給分解了。
最後說一下中子星對我們地球的意義。宇宙中大部分的恆星系都是雙星或多新系統，像我們太陽系這種單星系統，其實是少數派；當一個星系有兩個恆星，如果這兩個中子星某天發生了合併，當然也會有兩個黑洞合併的情況。之前，首次發現引力波的那次，發現的引力波就是兩個黑洞合併產生的，後來又發現了兩個中子星合併產生的引力波。其實這種中子星打碰撞，對今天的地球來說是至關重要的：因為目前認為地球上的重金屬元素，很可能就是來自中子星的碰撞的大爆炸。如果發生這些的時候，現在的太陽系應該還沒有誕生。碰撞的大爆炸，會把質子攝入輕元素的原子核，從而生成重元素；這些生成的重元素慢慢散布到銀河系的各個角落。我們的世界很可能就是因此而來。