導讀：黑洞是一種神奇的天體，它無時無刻不在吞噬各種物質，但卻沒有人知道這些物質去了哪裡！它強大的引力甚至連光都無法掙脫，所以我們無法直接觀測到黑洞的存在，只能通過黑洞與周圍物質的作用來推測它的存在！除此之外，科學家還發現了一個神奇之處：黑洞的密度可能很小！
我們知道，一個物體質量與體積的比值被稱為密度，可以說密度是對特定體積內的質量的度量。根據這個概念，黑洞擁有恐怖的質量，其密度應該非常大才對，但實際情況卻並非如此。
紅矮星、白矮星、中子星和黑洞
一般而言，小型黑洞是由恆星在燃燒完能量之後坍縮形成的；大型黑洞則很可能在宇宙形成初期就已經存在了。
我們以太陽為例，來簡單了解一下恆星的晚年。
小於0.4個太陽質量的恆星，因為需要較少的能量來對抗恆星本身的引力，耗盡核心的氫之後，並不會產生變化，只會變成紅矮星，然後慢慢地暗淡下去。
質量在0.4-3.4個太陽質量的恆星，當核心的氫耗盡之後，沒有足夠的能量來抵抗本身的引力，內核就會在引力的作用下會向內坍縮。然後變成白矮星。
當恆星的質量超過3.4倍的太陽質量之後，就有可能在坍縮過程中形成高密度的白矮星。如果白矮星的質量超過1.44倍的太陽質量，就會繼續坍縮，這時候的恆星就形成了中子星。
當中子星的質量超過3.2倍的太陽質量時，就會引起進一步的坍縮，這時的引力甚至就連中子都能壓碎，而這個進一步坍縮的結果便形成了黑洞！
通過上面的解釋我們可以很輕易的知道，中子星密度大於白矮星密度，白矮星密度大於紅矮星密度，而黑洞的密度則是一個特例。
黑洞的密度
我們可以通過數值來簡單了解一下紅矮星、白矮星以及中子星的密度。
紅矮星密度：58.93g每立方釐米；白矮星密度：10^6克每立方釐米；中子星密度：8^14~10^15克每立方釐米。由此可見中子星的密度是何等恐怖！而根據上文我們知道，黑洞實際上是由中子星坍縮而成的，那黑洞的密度應該比中子星更大才對！但實際情況卻不是這樣。
與其它天體不同，根據廣義相對論的描述，黑洞奇點處的引力無窮大，物質最為基礎的微粒——原子也無法在黑洞奇點處維持其存在，甚至許多科學家推測，現有物理定律在黑洞奇點處是失效的。
而且，黑洞的引力幾乎全部來源於奇點，也就意味著黑洞的質量幾乎都集中在奇點之上！
根據密度的定義，質量與體積的比值即為密度，按照這個說法，由於奇點的存在，黑洞的密度理應無限大才對！但實際上，黑洞的密度不僅不是無限大，反而非常小，這是為什麼呢？
史瓦西半徑和黑洞的密度
要計算密度，自然少不了體積這一個重要的參數，但黑洞的質量可以通過與周圍物質的相互作用計算出來，但黑洞的體積如何計算呢？黑洞的體積是如何界定的呢？這裡就用到了史瓦西半徑！
史瓦西半徑是任何具有質量的物質都存在的一個臨界半徑特徵值。當物體的實際半徑小於其史瓦西半徑時，這個物體便被稱為黑洞。這裡忽略推導過程直接給出史瓦西半徑的公式。
通過公式可以簡單測算，太陽的史瓦西半徑約為3千米，地球的史瓦西半徑只有約9毫米。也就是說，按照太陽的質量，它至少要被壓縮到半徑3千米以內才能形成黑洞，而地球形成黑洞的話只是一個直徑1.8公分的球體！
如果對史瓦西半徑公式進行移項，會發現黑洞的質量和黑洞的半徑成正比，但是黑洞的體積和它的半徑卻是成三次方比（黑洞是一個黑球，球體的體積=4/3×πr^3），而密度=質量/體積。這樣算下來，黑洞質量越大，密度成平方下降，黑洞質量越小，密度成平方增大！
也就是說，當黑洞的質量趨向於無窮小時，黑洞的密度無窮大；當黑洞的質量趨向於無窮大時，黑洞的密度趨向於零！
我們以質量大約為太陽65億倍的巨型黑洞M87黑洞為例，根據史瓦西半徑公式來計算它的體積，最後在計算其密度，會發現這個密度值甚至跟空氣的密度差不多，可以說是小得可憐！
事實上，黑洞的密度與我們的宇宙很像，單看宇宙的諸多天體，似乎宇宙的密度很大，但實際上宇宙的平均密度是很小的，平均每平方米只有幾個原子而已！所以，一些科學家甚至懷疑黑洞的內部可能是另一個宇宙。