一斤棉花和一斤鐵的重量是相等的，但一立方米的棉花和一立方米的鐵，它們的重量則相差巨大。為什麼呢？因為棉花和鐵的密度不同。
相同的空間之內，物質總量越多，那麼密度就越大，鐵的密度比棉花高，所以相同體積的情況下，鐵就會比棉花重。任何一個物體，我們只要得知它的體積和質量，然後用質量除以體積，就得出了密度。那麼密度有沒有極限呢？以常識來看，似乎應該是有，因為空間是有限的，用物質將一個空間完全填滿不留空隙，此時這個空間的密度也就達到了最大。不過，怎麼才能夠將一個空間完全填滿呢？即使是一個完整的鐵塊，它也並沒有將所在的空間完全填滿，因為鐵原子之間也是存在著空隙的。
密度最大的物質
事實總是與常識背道而馳，如果我們說密度存在著一個極限，那麼我們卻無法給出一個數值，說出密度的極限到底是什麼。而當我們放眼宇宙，又會被不斷刷新認知，因為在宇宙之中，密度沒有最大，只有更大。
在宇宙之中，最耀眼的明星就是恆星，恆星通過自身的聚變反應發光發熱。在恆星的主序星階段，恆星通過氫核聚變釋放能量，而在氫元素耗盡之後，向外的擴張壓減弱，恆星內部壓力增加，於是氦核聚變被點燃，如此，恆星上的聚變過程會一步一步向更重的元素推進。像太陽這樣質量相對較小的恆星，由於內部的引力有限，核聚變在推進到碳或氧元素的時候就會停止，在因核聚變而產生的向外的擴張壓徹底消失之後，恆星便會在引力作用下向內坍縮，成為一顆白矮星。
白矮星的密度很高，一顆恆星在坍縮為白矮星之後，體積會縮小為原來的30萬分之一。
如果一顆恆星的質量在太陽質量的8倍以上，那麼它的核聚變會繼續推進，直到鐵元素為止。因為從鐵元素開始，核聚變不再釋放能量，而轉為吸收能量，而此時恆星會在強大的引力作用下坍縮，之後會反彈釋放巨大的能量，這一過程被稱為超新星爆發，大量的物質在這一過程中被拋灑到宇宙之中，只留下了一個高密度的內核，這就是中子星。
中子星的密度更大，一顆質量達三倍太陽質量的中子星，它的直逕往往只有十幾公裡。中子星的密度之所以比白矮星更大，是因為強大的引力將原子核壓碎了，電子進入到原子核之中和質子結合成為中子，中子又聚集到了一起，就形成了中子星物質。
中子要遠比原子更小，所以由中子結合形成的中子星自然也就擁有更高的密度。
不過中子並不是物質的最小形態，中子星也不是宇宙中密度最大的天體。如果一顆恆星的質量在太陽質量的30倍以上，那麼它會在強大的引力作用下無限坍縮下去，而最終形成宇宙中最強大的天體，黑洞。由於黑洞的引力過於強大，所以在黑洞的視界內部，沒有什麼力量可以阻止物質不斷坍縮下去，因此，通常認為黑洞的實體只是一個密度無限大而體積無限小的點，稱之為奇點。
這裡最令人感到困惑的問題就是，密度為何會無限大，體積又怎麼會無限小？無限大的密度是一種怎樣的存在，而無限小的體積又應該去如何理解呢？即使物質以基本粒子的形態存在，那麼它也應該有一個體積，而並非一個體積無限小的點。
無限大的密度
從數學角度來說，無限大的密度的確是存在的，因為在黑洞的引力作用下，物質會不斷向中心坍縮。無論是大黑洞，還是小黑洞，用它的質量除以一個無限小的體積，都會得出一個無限大的密度。雖然我們無法理解無限大的密度是如何存在的，但它的確是存在。
根據宇宙大爆炸假說，宇宙也誕生於一個奇點，而這個奇點的物理性質與黑洞之中的奇點是相同的，如果我們把宇宙間所有的物質都變為基本粒子的形態，然後聚合在一起，那麼得到的就不是一點，而是一個球，很大很大的球。而這顯然與奇點的性質不符。我們無法理解奇點的構成，但奇點是一個密度無限大的點卻是一個事實，而我們之所以無法理解密度為什麼會無限大，很可能是因為在奇點之中，現有的物理法則都是失效的，所以超越了我們的認知。#百家探索#