物質的密度有沒有極限？

最近看到好多關於黑洞的問題，很多人都對黑洞有這樣描述：黑洞的體積無限小，密度無限大。而現在這個問題問到了物質的密度的極限，很自然的就與人類目前間接看到的極端天體--黑洞有關。

黑洞之所以被稱為黑洞，是因為這種天體非常緻密，引力非常強大，強大到連光都無法逃脫其引力範圍（更準確的說法是光在其事件視界內無法逃脫），實際上所有的天體都有其事件視界，這個範圍也叫做史瓦西半徑，只不過一般的天體的史瓦西半徑小於實體半徑，而黑洞的史瓦西半徑卻大於實體半徑。

關於黑洞的形成原因，目前來說可能會是三種途徑，一種是大質量恆星在滅亡的時候，由於引力坍塌直接形成；一種通過中子星形成，比如中子星的引力就非常強大，不斷吸收周圍的物質，當其質量超過奧本海默極限時也會引起進一步的引力坍塌形成黑洞。或者兩顆中子星合併直接形成黑洞；最後還有一種黑洞的形成原因，就是原生黑洞（或太初黑洞）是由於宇宙大爆炸時的碎片直接形成的，當然這一種目前也只是猜測而已，因為科學家們發現了一些質量非常巨大的黑洞，按前兩種方式形成後，通過不斷的吸積達到這樣的質量所用的時間會超過137億年，所以產生了這種黑洞形成原因的猜測。

上面大致說了一下黑洞有關的問題，現在回到問題本身來，物質的密度極限問題。因為我們目前能夠想到的最緻密的天體就是黑洞，所以黑洞內部（事件視界以內）的密度也就有可能是本題的答案了，那麼黑洞的密度存在極限嗎？黑洞內部真的只有一個奇點嗎？

已經有認根據黑洞的史瓦西半徑和質量計算了黑洞的密度，卻發現了一個奇異的現象，那就是黑洞的質量越大密度卻越小，反之質量越小的黑洞密度越大！很神奇嗎？我認為這個結果一點也不神奇，相反這樣的結果是很奇葩的。

因為黑洞的事件視界以內對於人類目前的科技來說全部都失效了，我們不知道其內部到底是什麼？由什麼樣的微粒組成？是什麼結構的？有溫度嗎？是不是存在一個所謂的蟲洞？有沒有體積？密度是否無限大？等等都無法做出回答，胡亂猜測無法驗證！

那我們能回答什麼？以下是個人觀點部分，僅供閱讀不供參考：實際上我們不能回答出黑洞的密度有無極限，但我們卻可以計算出黑洞的密度下限，也就是黑洞的最低密度。

前面提到，對於黑洞的形成原因中，有一種是中子星質量超過奧本海默極限時會引起進一步的引力坍塌從而形成黑洞。那麼這樣形成的黑洞也許就是黑洞的質量下限，也就是說這樣的黑洞的密度是黑洞密度的最小值了。

奧本海默極限中的中子星與黑洞的臨界質量大約是3個太陽質量，而其史瓦西半徑大約是10公里左右，這樣我們就可以通過體積計算公式算出體積，進一步計算出其密度：大約是1.95*10^18千克/立方米，也就是每立方米大約有19500000億噸！

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