我們生活在一個(gè)多姿多彩的物質(zhì)世界中，而人類能夠通過自己的聰明才智將物質(zhì)加工成為我們可以使用的物品，再通過這些物品去改造我們所在的現(xiàn)實(shí)世界，讓我們的生活變得更加舒適。

在遠(yuǎn)古時(shí)代，人們使用的是石頭、木材等隨處可見的材料，而等到人們的生產(chǎn)力進(jìn)一步發(fā)展之后，就開始開采地下的金屬了，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)金屬不僅強(qiáng)度更高，還能夠通過高溫的方式融化、塑形，并且將各種金屬混合在一起，得到強(qiáng)度、韌性都更加優(yōu)秀的器具。直到現(xiàn)在，金屬都是我們最常用的材料之一，為人類的發(fā)展起到了重要的作用。

金屬普遍有一個(gè)特點(diǎn)，那就是密度比起其他的常見材料來說更大。密度帶來的最直接不同，就是相同體積下的質(zhì)量不同。金屬的種類不同，其密度也有巨大差別，比如我們經(jīng)常用來制造負(fù)重、鉛球的金屬鉛，就是一種密度很大的金屬。

但鉛并不是密度最大的金屬，目前人類在地球上發(fā)現(xiàn)的，密度最大的金屬是鋨，每立方厘米的質(zhì)量大約是22.59克。但實(shí)際上地球上不少金屬都是初生階段經(jīng)由隕石和小行星帶來的，太空中的物質(zhì)明顯更加豐富。

密度最大的物質(zhì)

或許我們已經(jīng)覺得金屬的密度已經(jīng)足夠大了，但是和宇宙中的某一種物質(zhì)比起來那簡直是小巫見大巫。我們的地球處在一個(gè)銀河系的角落，圍繞著恒星太陽轉(zhuǎn)動(dòng)，這顆恒星對(duì)于我們來說有著無可替代的作用，但是實(shí)際上卻只是恒星中的“小個(gè)子”，密度也不算大。

真正的大密度天體是中子星，這種物質(zhì)的密度是多少呢？我們使用地球上的“克”作為單位已經(jīng)無法衡量，真正屬于它的單位應(yīng)該是“億噸”。天體的重量達(dá)到億噸很常見，但你見過僅僅一立方厘米就達(dá)到億噸之重的物質(zhì)嗎？中子星的密度最高就可以達(dá)到每立方厘米20億噸。

或許有人對(duì)于這個(gè)重量難以想象，我們就拿地球上常見的物質(zhì)水來說，一立方米的水的重量大約是一噸，20億噸就是20億立方米的水，大約是2立方千米。假設(shè)一個(gè)箱子是2立方千米大，那么其中可以容納160億人。

然而就是這樣一個(gè)對(duì)于水來說無比夸張的單位質(zhì)量，卻可以“濃縮”在一立方厘米之中，這就是中子星。既然中子星的密度這么大，是不是說明宇宙中其他的星體密度也很大呢？其實(shí)我們?cè)谘芯恐髸?huì)發(fā)現(xiàn)，并不是這樣，中子星屬于一個(gè)“例外”。

其他天體的密度

就拿我們最為熟悉的地球來說，它主要是由巖石構(gòu)成，其密度大概比水更大一點(diǎn)，不過也沒有本質(zhì)上的區(qū)別，大約每立方厘米5.5克左右。太陽是我們的恒星，主要由氫原子和氦原子構(gòu)成，其密度大約是每平方厘米1.409克，而之所以太陽的質(zhì)量比地球大那么多，主要是因?yàn)樗捏w積太大了，因此總質(zhì)量也達(dá)到了地球的33萬倍。

恒星大多是氣體構(gòu)成，因?yàn)檫@樣才能夠讓它們持續(xù)進(jìn)行核聚變反應(yīng)，釋放出光和熱。但是，當(dāng)恒星經(jīng)過了主序星階段之后，密度會(huì)再一次發(fā)生變化。宇宙中的一些年老恒星看起來體積不大，但質(zhì)量十分驚人，比如我們發(fā)現(xiàn)的R136a1星，就是太陽質(zhì)量的兩百多倍。

究其原因，是因?yàn)楹阈窃诘竭_(dá)了一定的年齡之后，會(huì)因?yàn)槲镔|(zhì)能量的消耗而出現(xiàn)引力坍縮，這時(shí)候的密度會(huì)大幅增長，所以看起來小，實(shí)際質(zhì)量卻大。根據(jù)能量守恒定律，恒星本身的質(zhì)量并不會(huì)產(chǎn)生改變，但是密度卻會(huì)隨著狀態(tài)不同而改變。

因此我們可以這樣說，這些密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于太陽的天體，很有可能在某個(gè)階段的體積也要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于太陽。那么，在上文中我們提到的密度最大的天體，每立方厘米重達(dá)20億噸的中子星，其“前世今生”又是怎樣？

中子星是怎么產(chǎn)生的？

就像是人會(huì)經(jīng)歷童年、青年、中年、老年一樣，恒星也并非是一種永恒不變的天體，它們也會(huì)在不同的“年齡”中呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)，對(duì)于外界的影響也各有不同。就拿我們的恒星太陽來說，現(xiàn)在的太陽已經(jīng)50億歲了，它作為主序星的壽命已經(jīng)過去了大約一半。

在50億年之后，太陽中的氫會(huì)燃燒殆盡，而它的體積將會(huì)持續(xù)擴(kuò)大，變成一顆熾熱的“紅巨星”。等到那個(gè)時(shí)候，太陽系的很多行星都會(huì)被變大的太陽所吞噬，其中也包括我們的地球。在擴(kuò)大之后，恒星會(huì)持續(xù)燃燒，直到又一次的燃料用盡，那么它們就會(huì)開始坍縮，變成一顆密度更大、體積更小的天體。

坍縮之后，由于星球內(nèi)部能量的高度集中，它們最終會(huì)產(chǎn)生超新星爆發(fā)，大量的物質(zhì)將會(huì)以極快的速度被拋出，在經(jīng)過一段時(shí)間之后只剩下了其中的“內(nèi)核”，而這個(gè)內(nèi)核將根據(jù)恒星本身的大小轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌男求w，其中的一種可能性就是變成中子星。

要最終形成中子星，這顆原本的恒星的大小不會(huì)超過太陽20倍，否則就會(huì)變成另外一種完全不同的宇宙物質(zhì)——黑洞。下面，我們就來介紹一下中子星的特點(diǎn)和它的發(fā)現(xiàn)歷史吧。

中子星的發(fā)現(xiàn)

在天文學(xué)分類上，中子星介于白矮星和黑洞之間，在上世紀(jì)60年代才被人們所認(rèn)知。其實(shí)早在上世紀(jì)30年代，中子星可能存在的假想就被科學(xué)家提出來了，但這終究是一種假想，人們并沒有真的發(fā)現(xiàn)它。

中子星最終也不是被人“看到”的，因?yàn)樗拿芏确浅４?，所以體積也相對(duì)較小，大約十公里直徑的中子星就和太陽的質(zhì)量相當(dāng)，如果體積大到了一定程度，那么就會(huì)成為黑洞了。中子星中的一部分會(huì)變成“脈沖星”，它會(huì)持續(xù)向著宇宙發(fā)射出強(qiáng)烈脈沖波，這樣的信號(hào)在60年代被人捕捉到，人們這才證實(shí)它的存在。

中子星并不是永恒的。它在運(yùn)動(dòng)的過程中依然在不停地釋放能量，所以我們才能夠接收到它發(fā)射的脈沖波。因?yàn)橹凶有遣⒉皇敲恳惶幎加忻}沖，因此我們接收到的信號(hào)并不連續(xù)，而是隨著中子星的轉(zhuǎn)動(dòng)而改變。

和恒星不同，中子星的表面不是液態(tài)或者氣態(tài)，而是一個(gè)固態(tài)外殼，一般是鐵等金屬構(gòu)成，而在內(nèi)部是液態(tài)的中子流體。中子星的能量輻射極為驚人，只需要一秒鐘釋放的能量，就可以讓整個(gè)地球上的人類使用數(shù)十億年，足以見得總量之大。

在中子星釋放完自己的能量之后，它會(huì)變成另一種星體，黑矮星。理論上來說，黑矮星是一種恒星燃燒殆盡之后的殘骸，它完全不發(fā)光，也不像黑洞那樣會(huì)“吸收”周圍的一切，因?yàn)樗呀?jīng)不會(huì)再向外釋放出能量，處于一種完全“冷卻”的狀態(tài)。

遺憾的是，這種在星體目前只存在于理論當(dāng)中，因?yàn)楦鶕?jù)科學(xué)家們的推測(cè)，黑矮星大約需要恒星經(jīng)過200萬億年才會(huì)完成“蛻變”，但是我們的宇宙僅僅只有137億歲而已，離形成黑矮星的時(shí)間還十分久遠(yuǎn)。

我們對(duì)于中子星的觀測(cè)

我們對(duì)于中子星的認(rèn)識(shí)還非常有限，由于中子星自身的體積很小，所以我們基本無法從視覺上對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)，唯一的方法就是研究其釋放的電磁信號(hào)，這就要使用到一種特別的“望遠(yuǎn)鏡”，那就是射電望遠(yuǎn)鏡。

射電望遠(yuǎn)鏡看起來就像是一個(gè)巨大的“雷達(dá)”，它能夠精確地捕捉來自外太空的各種能量，讓人們能夠從另一個(gè)角度“看到”浩瀚的宇宙，對(duì)中子星等特殊的天體進(jìn)行分析。

我國也十分重視對(duì)于中子星，尤其是脈沖星的研究，目前已經(jīng)建成了世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡，它的全稱是500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，也被形象地稱之為“中國天眼”。

自投入使用以來，“中國天眼”已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了370多顆新的脈沖星，并且還對(duì)快速射電暴等奇特的天文現(xiàn)象進(jìn)行了捕捉和分析。而且這還不是我國對(duì)天體進(jìn)行觀測(cè)的終點(diǎn)，我國在未來還會(huì)修建更多的“天眼”，爭(zhēng)取對(duì)脈沖星進(jìn)行更多的研究。

結(jié)語

近年來，科學(xué)家們對(duì)于宇宙又有了更深的認(rèn)識(shí)，提出在中子星和黑洞之間還有一種能量更強(qiáng)的星體——夸克星。不過就像是曾經(jīng)的中子星一樣，夸克星的存在也處在假說的階段，沒有真正被人類所發(fā)現(xiàn)。

在這樣的前提下，我們只有不斷地發(fā)展自己的科技，才有機(jī)會(huì)在未來發(fā)現(xiàn)更多的天體，去證實(shí)或者推翻那些猜想。不管是肯定還是否定的答案，對(duì)于我們來說都意義非凡，能夠讓科學(xué)技術(shù)持續(xù)進(jìn)步。

我們對(duì)于宇宙的了解還非常有限，畢竟人類只是茫茫宇宙中比塵埃還要微小的生物，不管是生命的長度還是能力都微不足道。但就是這樣的人類，也一直在不斷前進(jìn)，用我們有限的生命和能力去探索無窮的宇宙。

相信在未來，我們能夠進(jìn)一步弄清楚恒星的“前世今生”，讓我們對(duì)于未來可能遭遇的一切有充分心理準(zhǔn)備，不至于在危機(jī)到來的時(shí)候手足無措。人類文明發(fā)展到今天并不容易，我們自然還是希望種族能夠一直延續(xù)下去，創(chuàng)造更加輝煌的未來。