常有人對中子星物質密度沒有一個直觀了解，因此抱著質疑的態度。今天我們就來通過剖析一下一塊指甲蓋大的中子星物質，按地球物質密度看看有多大，並根據這條線索，讓各位對中子星的來歷有一個較為清晰的了解。
所謂指甲蓋大，就定義為1立方釐米。
我們通過密度換算就知道了，這只是一個簡單的數學題。
中子星密度為1~20億噸/cm^3，地球密度為5.5g/cm^3，中子星密度約地球密度的18.2萬億~364萬億倍，我們折中一下，中子星按中間密度10億噸/cm^3，這樣1立方釐米中子星就有182萬億立方釐米的體積，換算成立方米就是1.82億立方米。
根據球體積公式V=(4/3)πr^3，可計算出1立方釐米的中子星物質變成地球物質，相當一個半徑351米的球體。這個結果可能超乎一些人想像吧？中子星說得那麼玄乎，也不過如此。其實這已經很玄乎了，一個指甲蓋那麼大的中子星物質，變成地球物質就成了塞滿鳥巢空間一個巨大的球。
指甲蓋大的黑洞，會有多大質量呢？1cm^3體積的球形半徑就是約0.62cm，這就是黑洞的史瓦西半徑，史瓦西半徑的計算公式為：R=2GM/C^2，這裡R為史瓦西半徑值，G引力常量，M為天體質量，C為光速。根據公式計算，這麼大的黑洞質量約有41萬億億噸，約地球質量的68.3%。
那麼60萬億噸的地球如果變成中子星，地球體積將縮小182萬億倍，就成了一個半徑約112.4米的球。也就是說這個球遠遠沒有1立方釐米中子星物質變成地球物質體積大。想一想我們開著時速100km的汽車，沒日沒夜一刻不停的開，都要開16天多，才能夠轉一圈，而地球變成中子星後，只要散著步也只要幾分鐘就轉了一圈，開心吧？
不過這種開心永遠也不會降臨。
這是因為中子星的質量介於太陽的1.44~3倍之間，太陽質量的1.44倍是錢德拉塞卡極限，沒到達這個臨界點，就只能成為一個白矮星，成為不了中子星；而太陽的3倍左右是奧本海默極限，到了這個極限，中子簡併壓就再也支撐不了重力壓力，必然坍縮成一個黑洞。
因此中子星的半徑一般在10km左右，像地球這種質量，包括太陽這種質量的天體，是變不成中子星的。太陽最終的歸宿是一個白矮星。一般認為要太陽8倍以上，30倍以下的恆星在演化晚期，發生超新星大爆發後，拋棄了絕大多數的物質，剩餘的核心緻密物質才會形成一個中子星。而40倍太陽質量以上的恆星，超新星大爆發後核心殘留物質會坍縮成一個黑洞。
所以在中子星上轉一圈至少有六七十公裡，急匆匆的走也要走八九個小時吧。而且已知的任何物質都無法在中子星上落腳，更別說人了，靠近都不行。如果一個成年人被中子星引力捕獲，拉拽著掉到其表面，掉落速度可達光速一半，即每秒15萬千米，撞擊的威力相當15000多顆廣島原子彈同時爆炸。
不過別擔心，中子星會毫髮無損，連1毫米波瀾都掀不起來。因為中子星上重力形成的壓強達到10^28個地球大氣壓，也就是1萬億億億個大氣壓強，相當地球中心壓強的30萬億億倍。中子星的極端還有：磁場強度達到地球的數十萬億倍；逃逸速度達到一半光速；表面溫度數百萬度到上億度，中心溫度可達萬億度。
這樣的地方，在可預見的未來，人類是也無法靠近的。不過劉慈欣的小說《三體》中，描述的三體人水滴探測器，就是由中子星類物質製造的，所以人類窮盡一切辦法不但無法窺探其中的秘密，就是在表面放大一億倍也無法找不到一點疤痕。當然這只是小說誇張的想像，中子星物質是沒有辦法在一般環境存在的。
緻密的天體是如何形成的？
密度不同的天體，是由於天體重力不一樣導致的。因為在超強大壓力下，物質會被壓垮，這種垮不是我們生活中看到或理解的那種垮，而是原子粒子之垮。我們之所以能夠看到各種各樣形態的物質，能夠保持某種形態不變，是因為物質內部有一種壓力，或者叫斥力，在支撐著外部壓力。
比如人體，經過長期進化適應了地球1個大氣壓的壓力，形成了人體內部壓力與外部壓力的平衡，這樣人就能夠在地表每平方釐米1公斤的壓力下活動自如；而如果加大壓力或者減少壓力，人類就承受不了，因此在深潛時或太空探索，人類就要穿上抗壓服，來幫助身體抵禦外面壓力的變化。
在物質內部更深層次，每一個層次都會自動抵禦某種壓力，這種抵禦壓力的原理是量子力學的奠基人之一，美國物理學家沃爾夫岡·泡利發現的，因此人們把它定名為「泡利不相容原理」。這個原理認為，微觀層面費米子（電子、中子、質子等一類粒子）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，也就是說兩個粒子不能佔據空間中的同一個位置。
通俗的說，就是這些天生不願靠在一起，一定要保持距離，這樣就形成了相互之間你推我搡的排斥力，這種排斥力到了越深層次的粒子就越大，能夠抵禦的壓力也相應越大。巨大恆星中心壓力極大，超新星大爆發導致的壓力就更高了，這樣中心物質就會在不同壓強下形成不同層次的緻密天體。
電子簡併壓和中子簡併壓造就了白矮星和中子星。
首先，中子星的質量介於1.44~3個太陽質量之間，小了沒到達錢德拉塞卡極限，也就是1.44個太陽質量，重力就達不到壓縮臨界點，就只能保持白矮星的電子簡併態物質。電子簡併態物質也是在重力極大條件下，物質的原子被壓癟了，不過還沒有碎，只是外層電子成為游離電子，而原子核還保持完整的躺在電子海洋中。
這就是白矮星，白矮星依靠電子之間排斥力形成的簡併壓支撐著重力壓。太陽以及8倍太陽質量以下的恆星，演化後期外殼物質會消散在太空，中心留下一個質量在太陽1.44倍以下的白矮星，體積約地球大小，密度達到1~10噸/cm^3。
當白矮星通過吸積，或者超新星大爆發後核心殘留的緻密物質達到1.44個太陽質量以上時，電子簡併壓就再也無力支撐巨大的重力壓力，星球物質只有進一步坍縮。這樣原子就完全崩潰了，帶負電荷的電子被壓進了原子核，與帶正電的質子中和成為了中子，加上原子核中原來的中子，整個星球就基本上由中子組成，因此叫做中子星。中子星已經完全消除了原子巨大的空間間隙，達到原子核的密度，約10^15kg/cm^3。
中子星物質是目前人類觀測到密度最大物質。
中子星就依靠中子簡併壓支撐極高的重力壓，勉強維持著這種極端緻密的物質形態。當中子星通過吸積，或者超新星大爆炸核心緻密物質質量超過太陽3倍左右時，就到了奧本海默極限，中子簡併壓就也無法支撐這種壓力了。這時，就沒有任何力量能夠阻止物質的無限塌縮了，中子也被壓碎了，我們認知的一切物質形態再也沒有了，這個天體就成為一個無限小的奇點，這個奇點的密度已經無限大。
雖然這個奇點沒有體積，人類無法看到了，但還保有著質量、角動量和電荷等物理量，並在奇點周圍形成一個與質量成正比的球狀無限曲率空間，這個空間什麼也沒有，只有引力場。
這就是黑洞，那個球狀空間就是黑洞的史瓦西半徑。黑洞奇點已經不是我們可認知的事物，也不是我們世界的物質了。因此中子簡併壓物質是我們能夠認知最極端最緻密的物質。
有理論認為，宇宙中可能存在著夸克簡併態天體，它的密度大於中子星，僅次於黑洞奇點。不過迄今為止並沒有發現這種天體。這樣中子星在宇宙天體食物鏈中，依然佔據著老二地位。
就是這樣，歡迎討論，感謝閱讀。
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