本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
本文完全是借題發揮，基於網友提出這樣一個問題：黑洞的密度無限大，那麼黑洞會是什么元素組成的？塌縮的鐵會形成新元素嗎？
其實這個問題表述不是很準確。
黑洞密度無限大只是指黑洞中心的奇點。
現在人們認識黑洞一般把黑洞史瓦西半徑包括在內。
黑洞奇點無窮小，但史瓦西半徑是有一定尺度的。
這個半徑與質量成正比，質量越大，史瓦西半徑就越大。
計算公式為：R=2GM/C
式中，R為史瓦西半徑，G為引力常數（6.67x10^-11N·m/kg），M為質量，C為光速。
但黑洞所有質量是集中在奇點上。
這個奇點體積無限小，無限小的東西使我們無法認知的東西。哪怕這個黑洞質量只有1克，其密度也是無限大的，因為無限小的體積無法測算密度。
既然物質在無窮小的體積裡，任何我們認知的元素都不存在。
我們認知的物質都是由原子組成，元素也是有原子組成。
我們人類能夠認知的最小尺度是普朗克尺度，也就是1.6×10^-35米。電子直徑為10^-15米，普朗克尺度比電子小20個數量級，也就是小1萬億億倍。
量子力學認為，小於普朗克尺度對於我們世界沒有任何意義。
但奇點無限小，就是比這個還要小，不知小多少。
而黑洞的所有質量都在這個奇點裡，這樣的物質現有任何理論都無法描述。
事實上，到了白矮星，物質就不是由我們認知的元素組成了。
白矮星是太陽的歸宿，一般認為，0.5倍以上到8倍以下太陽質量的恆星，死亡後就會留下一個白矮星，因此白矮星是這類恆星的屍骸。
白矮星上的物質非常至密，原子被壓扁壓破，一些核外電子成了自由電子，但還基本保持了原子的狀態，依靠電子簡併壓支撐著引力壓力，所以又叫做電子簡併態物質。
何謂電子簡併壓？就是根據泡利不相容原理，在費米子組成的系統中，不能有兩個或兩個以上的粒子處於完全相同的狀態。
這樣電子之間就形成了一種無法相容的壓差，靠這個支撐著不繼續塌陷。
白矮星物質密度達到每立方釐米1~10噸，已經不是我們認識的任何一種元素了。
這種至密物質的星球引力很強大，一般天體，也就是恆星、行星、星際物質靠近它都會被拉扯撕碎吃掉。
隨著白矮星不斷的吞噬周邊天體物質，也就是吸積，質量達到錢德拉塞卡極限，也就是太陽的1.44倍時，電子簡併壓就承受不住身體的壓力了，就會繼續塌縮，巨大能量引發突發碳、氧核聚變，熱失控導致la超新星爆發。
白矮星爆發的結果很可能形成一顆中子星。
因此錢德拉塞卡極限既是白矮星的上限，也是中子星的下限。
中子星的壓力已經將原子壓垮壓碎了，電子被壓進了原子核，與質子中和成為中子，加上原來的中子，整個星球都變成了一個大中子核。
中子星很小，1.44倍太陽質量以上的半徑只有10公裡大小，因此物質就更極端至密了，其密度達到每立方釐米10億噸左右，這種物質還能夠算得上我們認知的任何元素嗎？
中子星是依靠中子簡併壓支撐著巨大的引力壓，但有一個奧本海默極限，就是到達3個太陽質量左右時，就撐不住了，必然坍縮成一個黑洞。
恆星形成中子星或黑洞並不一定要一級一級轉變過來，如果恆星巨大，在演化晚期就會直接轉變成中子星或者黑洞。
大質量恆星發生超新星大爆炸直接生成中子星或黑洞。
一般認為8倍以上太陽質量的恆星超新星大爆發後，會留下一個中子星；30~40倍太陽質量以上的恆星大爆炸後會留下一個黑洞。
從中我們可以發現，超新星大爆炸是把絕大部分物質都通過爆發拋散到了太空，剩下的核心很小很小。
中子星在3倍太陽質量以下，而一個40倍太陽質量的恆星，生成的黑洞一般只有4倍左右的太陽質量。
也有巨大的恆星由於中心溫度太高，會產生足量的反物質，大爆炸後灰飛煙滅，什麼也不會留下。
大質量恆星演化末期，都是完成了從氫核聚變開始，一級一級核聚變，到達鐵元素就無法進行下去了。
超新星大爆發前原恆星中心都是一個鐵核。
大質量恆星都是一級一級不斷的發生核聚變，從氫核聚變開始，順著元素周期表從輕到重不斷升級，每升一級所需要的的溫度和壓力就更高。
但到了鐵元素這一關，就過去去了。
這是因為鐵元素是最穩定的元素，不管是核裂變還是核聚變都不會產生能量形成自發的鏈式反應，而是要消耗更多的能量。恆星在演化後期根本沒有能量來激發鐵核聚變。
這樣大質量恆星核心到此核聚變就進行不下去了。
在整個恆星主序星階段，恆星的穩定都是依靠中心核聚變的輻射壓來抵禦質量的引力壓，沒有了核聚變輻射壓，恆星引力壓導致物質急劇向核心坍縮，導致核心崩潰，熱核失控導致巨大能量爆發。
這就是超新星爆發。爆發的結果，根據中心留下至密天體的質量不同，形成一個中子星或者一個黑洞。
有人問，中心那個鐵核呢？當然也被炸得粉碎了。
超新星爆發的能量巨大，一顆超新星爆發至少相當於太陽一生100億年輻射能量的總和，2015年發現的ASASSN-15lh超新星爆發，是迄今最強烈的超新星爆發，瞬間亮度達到太陽的5700億倍。
超新星爆發的溫度可達100~1000億度。
在這樣巨大能量高溫高壓下，還有什麼物質練不出來呢？那個頑固的鐵核當然也不例外，瞬間聚變成了更重的元素。
在宇宙誕生初期，只有氫、氦、鋰等輕元素存在，是恆星核聚變和超新星大爆炸，才使我們這個世界的元素漸漸多起來，但總量不到1%。
而現在宇宙中人類已經發現存在118種元素，這些元素的所有重元素，都是恆星通過核聚變和超新星大爆炸得來的。
這些元素無法與極端天體相提並論。
人類已知的118種元素中，密度最大的元素為金屬鋨，每立方釐米22.8克。
白矮星物質密度每立方釐米達到10噸左右，中子星物質密度每立方釐米達到10億噸！
這種密度與我們已知元素完全不在一個量級上，是真正的天壤之別。
劉慈欣《三體》小說中三體人派出的水滴，就相當於中子星密度，因此光滑無比，一個原子都難以隆起。
這種物質雖然我們目前無法看到，但還在我們的理論認知範圍之內。
而黑洞奇點，已經不是中子被壓碎那麼簡單的事情了，物質狀態超出我們的認知，是超時空的東西，人類又怎麼能夠窺視其中的奧秘呢？
結論：黑洞的組成已經不是我們認知的元素，鐵在高溫高壓下能夠聚變出更重的元素，但「塌縮」描述不準確。
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