人們常說,金比鐵要重,水比油要重。這裡的重是指在相同的體積下,質量更加大的意思。換句話說,就是密度更大的意思。所以一些經驗比較老道的銅匠,他可以只用手來掂量掂量,就可以知道手裡的銅器有沒有摻假了。在我們的印象中,我們看到的,摸到了的東西,總有實心與空心之分。比如我們手裡拿著一個足球,我們就會知道裡面是空的。當我們手機拿著銅塊的時候,因為手裡拿著比較重,我們就會認為它是實心的。但是事實上,它真的是實心的嗎?它的裡面都是充滿物質的嗎?
答案當然是否定的。如果我們將其放到電子顯微鏡下觀察,銅塊是由一個個銅原子構成。銅原子本身就呈現出球狀,所以無論再怎麼緊密,都會有空隙的存在。科學家認為,元素能夠保持其化學性質的最小單位就是原子。我們都知道,原子是由原子核以及核外電子構成。在中學的課本模型中,我們就已經知道原子的內部已經不是原子核與核外電子緊密的聯繫在一起了。但是事實上,中學的課本只是由於版面有限,無法畫出真實的比例。在電子顯微鏡下我們可以看到,如果將一個原子比喻成一個足球場,那麼原子核就是其中的一個桌球,而核外電子就是肉眼都看不到。
所以說,物體的密度就是其內部蘊含的物質有多少。那麼宇宙中密度最大的物質是什麼呢?即使是金這種金屬,其內部也是空蕩蕩。如果我們將其內部都塞滿物質,它的密度就會變大了,比如說中子星。中子星是恆星演變的一個時期,當恆星在主序星階段核聚變反應的燃料用盡後經過超新星爆發,最終形成的一種狀態。通常是恆心質量超過1.4個的太陽質量的恆星,它在超新星爆發恆心沒有受到損傷,開始坍塌。由於在這個過程中受到了引力坍縮,所以它的密度也變的異常恐怖。
整個坍縮的過程幾乎在一瞬間完成,但是它的核心結構已經發生了劇烈的變化。我們無法想像一顆恆星是如何開始緊密地縮在一起,最終變成一個半徑只有十千米的「小球」。就好比我們可以將一塊海綿擠壓成一小塊,但是我們無法想像用手將一塊金屬繼續壓縮。我們都知道一斤棉花與一斤石頭誰更重的問題。太陽的質量是三十萬個地球加起來的總和,而恆星坍縮成中子星的過程就像是三十萬個地球在一秒鐘之內坍縮成一個城市那麼大。
根據密度的定義,當恆星的質量沒有發生改變,但是體積卻大大地縮小了,於是密度也會因此而增大。而中子星的密度卻能達到驚人的四億噸每立方釐米。一頭大象的質量約等於四噸,這相當於一億頭大象的質量堆積成一個骰子。如果我們將這麼一個骰子丟下來,估計能把地面都砸穿。