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物质的密度有没有极限？
密度,物质,黑洞物质的密度有没有极限？
发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：
回答于 2019-09-11 08:43:50
你的问题很有深度，不仅挑战了现代科学，而且挑战了人类的哲学思维。密度有极限吗？严谨的告诉你，没有人知道！提到密度的极限，不得不说黑洞，这是人类发现的密度最大的天体。
黑洞，不得不谈史瓦西半径。按照广义相对论场方程式解得的史瓦西半径，随着向点状引力源的趋近，时空几何出现奇异行为。更惊奇的是，奇异性在临界距离 r=2GM/c^2 处开始出现，这里M是中心星的质量，G是牛顿的万有引力常数，c是光速（以下将这个公式简化为r=2M），这个临界距离与引力质量成正比，对太阳质量是3公里，对100万倍太阳质量是300万公里，对地球则是1厘米（9mm）。这个距离就叫做史瓦西半径，它不是别的，正是按照牛顿方式计算的表面逃逸速度达到光速的星体尺度。
按照史瓦西解，在临界半径r=2M以内，空间和时间都丧失了自己的特征。在这个半径以内用以测量距离和时间的规则都失效了，时间变成0，而距离趋于无限。
根据史瓦西半径，如果一个重力天体的半径小于史瓦西半径，天体将会发生坍塌。在这个半径以下的天体，其间的时空弯曲得如此厉害，以至于其发射的所有射线，无论是来自什么方向的，都将被吸引入这个天体的中心。因为相对论指出任何物质都不可能超越光速，在史瓦西半径以下的天体的任何物质——包括重力天体的组成物质——都将塌陷于中心部分。一个有理论上无限密度组成的点组成重力奇点。
今年的黑洞照片，直接证实了黑洞这种天体确实存在。但目前人类还不能深入研究黑洞内部，黑洞内部理论上是密度无限的奇点，那么，如果宇宙是奇点大爆炸产生的，说明密度有极限，当奇点密度达到一定极限才会爆炸，要不黑洞不是早爆炸了吗？
综上所述，我认为人类谈密度有无极限，为时尚早。等人类把黑洞研究透了，答案自然而然的就知道了。
回答于 2019-09-11 08:43:50
我看其他答主大概列了一些高密度的东西，比如：黑洞确实应该是一个密度大到令人发指的天体。
只可惜，黑洞其实很难说是密度最大的，我认为密度最大的是宇宙大爆炸发生之前的“奇点”，我们对于宇宙大爆炸的“奇点”的描述是这样的：密度无限大，温度无限高，体积无限小，时空曲率无限大的点。
要知道，目前整个宇宙内的能量，信息，物质都来源于这个点，所以我觉得任何黑洞都和它不能比。
而对于它，我们的描述都是密度无限大了，所以我觉得密度没有上限。或者说上限就是无限大。
回答于 2019-09-11 08:43:50
有，无论从哲学上看，还是从已知科学说，对任何东西的“度量”都有范围，真实的世界不可能有无限的量存在，极限只是数学形式的概念。
密度也如此，作为一个表征物质单位体积的质量的“量”，它等于一个物体的质量/体积，用微积分的思想表示出来就是下面这样的式子。
首先，密度是一个标量，它的下限值只能是0，不可能是负数，这毋庸置疑，对于一定体积内空无一物的区域，它的密度就可以为0。
那么，密度可能无限大吗？答案也是不可能的，这在文章开头就说了——真实世界不可能有无限“量”的存在的。
密度要想很大，只能把大量的物质往一个小小的空间塞，而宇宙中的白矮星中子星似乎就是做这事的“操纵者”。
其中的白矮星，在一茶匙的体积里，就集中了数十吨的物质，密度高达0.1-10吨/每立方厘米；而中子星的密度更大，达到了1-10亿吨/每立方厘米。
已知宇宙，我们能用物理学描述的密度，最大的就是中子星的密度了，但它并不是无限大，所以密度有上限。
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回答于 2019-09-11 08:43:50
物质密度可以认为是没有上限的，比如黑洞奇点，目前认为就是一个密度无限大的无体积的点。但这并不意味着结论不可推翻，或者说有待人类更进一步的理论和实际探索。
密度这个概念，可能是物理学习中最先碰到的知识点之一。它代表着某种物质单位体积内包含的质量多少，数值越高代表着该物质密度越大，比如我们日常生活中常见的物质：水的密度取1吨每立方米，空气的密度取1.29千克每立方米，铁的密度取7.8吨每立方米，金的密度取19.32吨每立方米等等，当然了，这些数值都是在特定环境（温度、气压等）下的取值，不过在日常应用中，环境因素是不大考虑的。
但这些密度相比于宇宙中那些“恐怖天体”，仅仅是小巫见大巫。比如一些恒星演化后期变成的白矮星，密度能高达10吨每立方米；但这仅仅是个开始，一旦白矮星的质量超过1.44倍太阳质量，那么它就会变成中子星，虽然体积不大（一般星球半径是在30公里以内），但却因为极高的密度（在每立方厘米8000万到20亿吨之间），是个名副其实的引力怪物。
但这还没尽头，如果一个中子星的质量超过了2到3倍太阳质量这个范围区间，那么它就无法保持稳定，将会进一步坍缩，变为黑洞（目前有理论认为，这中间或许还会存在一个被称为夸克星的天体）。而黑洞的质量会集中于一点，被称为奇点，它的密度无限大。
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