從微觀的角度觀察這個宇宙，會發(fā)現(xiàn)宇宙中的一切都是由各種基本粒子通過不同的排列方式組合而成的，就如同一個個小小的積木一樣，拼湊成了這個浩瀚的宇宙。俗話說“一花一世界”，這句話很好地體現(xiàn)出了微觀量子力學的思維哲學。

宇宙中的物質數(shù)不勝數(shù)，不同的物質的原子結構也千差萬別，比如說柔軟的“石墨”和堅硬的“鉆石”都是由碳原子組成的，但是不同的分子結構讓石墨和鉆石的硬度和性質相差很遠，鉆石的分子結構排列方式很穩(wěn)定，而石墨的分子結構很松散，輕輕用力就可以讓它們彼此之間分離。

把看似松散的石墨剝離出單層的二維結構，就變成了我們耳熟能詳?shù)摹昂谏S金”——石墨烯，石墨烯被認為是一種“革命性”的材料，它的導電和光學性能十分優(yōu)異，還是已知的強度最高材料之一，因為石墨烯的分子結構就是單層的二維結構，穩(wěn)定性很高，同時還具有極強的韌性，這是其他的三維材料不具備的。

因為石墨烯本身的具備多種特點，是一種十分優(yōu)秀的原材料，同時還擁有特殊的研究意義，在物理學的基礎研究中，石墨烯給許多原本停留在理論階段的設想提供了實驗驗證的空間，可惜的是，現(xiàn)在的石墨烯難以規(guī)?；掖蟪叽绲纳a(chǎn)，因此這種理想中的材料還沒有席卷全球。

地球上自然存在的最堅硬物質是金剛石，也就是我們常說的鉆石，從本質上來說，鉆石只是碳的同素異形體，因此鉆石的稀有程度遠遠比不上黃金，而石墨烯的硬度就超越了金剛石，還擁有更好的化學性能和物理強度，不過石墨烯也不是最堅硬的物質，人類創(chuàng)造出最堅硬的物質是“碳炔”也可以叫作“碳塊”。

“碳炔”同樣是一種人造的納米材料，強度是鋼的二百倍，是金剛石的40倍，和石墨烯對比擁有更強的抗拉伸強度，“碳塊”的結構很簡單，就是把一堆碳原子交替連接在一起形成一個鏈，可惜的是制造難度要比石墨烯更高，人類雖然知道了碳塊擁有很高的強度，卻無法制造出來，更別提是大批量的生產(chǎn)了。

不過在整個宇宙中，碳塊和石墨烯都不能算是最堅硬的物質，因為人類在地球上可以利用的資源有限，并且在宇宙中，人類已知的物質只是整個宇宙的很小一部分，在宇宙學中認為整個宇宙中存在大量的“暗物質”，這些暗物質不輻射光，也不反射光，因此人類觀察不到這些暗物質是什么樣子，無法展開合理的研究。

我們知道，暗物質參與引力作用，卻不參與電磁相互作用，因此我們看不到暗物質，卻可以間接地通過觀察星系運動來判斷暗物質的存在，就以銀河系為例，我們觀察到了大量違背引力理論的現(xiàn)象，引入暗物質的存在可以比較好的解釋這些現(xiàn)象的產(chǎn)生，就以星系的運動為例，科學家認為銀河系可見物質的質量并不足以保證整個星系的穩(wěn)定，銀河系邊緣的恒星應該被“甩出去”才對。

假設銀河系存在很多暗物質，這些暗物質產(chǎn)生的引力維持著星系的穩(wěn)定，一切就可以說得通了，更關鍵的是，根據(jù)宇宙微波背景圖的推測，宇宙中暗物質的數(shù)量應該遠超可見物質才對。

我們對暗物質的了解不夠多，但是暗物質的密度應該很高，并且暗物質相對穩(wěn)定，它的硬度應該也很高，所以我們已知的宇宙最堅硬物質可能并不是最堅硬的，等在未來對暗物質有了更深入的研究之后，或許會有不同的答案出現(xiàn)。

那么人類已知的宇宙最堅硬的物質是什么呢？

在前文中我們提到，可見物質都是由各種原子組合而成的，不同的排列方式讓不同的物質擁有了獨特的性質和強度，就比如說金剛石的分子排列方式是一個穩(wěn)定的幾何形，因此金剛石的硬度很高，而石墨是多層石墨烯疊加在一起的，所以石墨本身不夠穩(wěn)定，而單層的石墨烯具備很高的強度和韌性。

宇宙中最堅硬的物質來自于“中子星”，中子星是除了黑洞之外密度最大的天體，每立方厘米的中子星物質重量在1億噸以上，這個密度就是原子核的密度，我們可以把中子星視為一個巨大的原子核。不同物質的是不同的原子排列方式，而中子星本身就是一個巨大的原子核，所以中子星物質被稱為是宇宙中最“硬”的物質一點也不過分。

畢竟其他的物質都是原子的排列方式?jīng)Q定強度，而中子星物質本身就是一個巨大的原子核。

中子星是恒星演化末期的產(chǎn)物，普通的恒星在演化末期核心會演變成白矮星，質量大約在8倍太陽質量的恒星，核心會演變成中子星，更大質量的恒星核心會演變成可怕的“黑洞”。

恒星在演化末期會發(fā)生“引力坍塌”，整個核心向內(nèi)部收縮，白矮星的密度已經(jīng)很高了，但是白矮星還屬于正常物質結構，而在中子星形成的時候，強大的壓力把所有的電子都壓縮進原子核的內(nèi)部，電子和質子中和成為中子，中子簡并壓力支撐著中子星繼續(xù)向內(nèi)部坍塌，所以整個中子星就是大量的原子核組合在一起形成的。

當然，這只是粗略概念下的中子星，真正的中子星內(nèi)部結構是很復雜的，大概可以分為外殼，內(nèi)部，內(nèi)核。根據(jù)科學家的模擬，在中子星表面之下存在一些奇特的“核意面”，這些核意面是類似于意面形狀的結構，它們是在強大的壓力下形成的，在高壓下質子無法保持球形，被拉扯成了長條狀的“意大利面”一樣的結構，這些核意面的硬度能達到鋼鐵的100億倍！

中子星是黑洞以外密度最高的天體，不過因為黑洞內(nèi)部無法觀察，并且在黑洞強大的引力范圍內(nèi)，人類的物理定律就會失效，所以在現(xiàn)在的認知中，中子星內(nèi)部的“核意面”就是已知最堅硬的物質。

——來源：量子探索