当说到密度最大的时分，咱们总是想到黑洞，由于在许多的科普书里，都似乎告知咱们黑洞是国际中密度最大的天体，甚至在许多人的印象中，黑洞便是一个密度无限大的天体。

但我们往往忽略了一点，科普书里说的那个密度无限大的其实并不是黑洞，而是黑洞里的奇点！

电子简并态

科普书里的精确描绘是：当一颗恒星完毕核聚变，没有能量持续抗衡引力坍缩，恒星会在引力效果下向内坍缩，当其剩余质量小于钱德拉塞卡极限（约1.44倍太阳质量），恒星会在电子简并压效果下中止坍缩，成为一颗电子简并态的白矮星。

中子简并态

当其剩余质量大于钱德拉塞卡极限，恒星会在强壮的引力效果下突破电子简并压，使核外电子压入原子核内，与质子合并成为中子，当其质量小于奥本海默极限（最高约3.2倍太阳质量），恒星会在中子简并压效果下停止坍缩，成为一颗中子简并态的中子星。

奇点

当恒星的剩下质量大于奥本海默极限，恒星会在强大的引力作用下打破中子简并压持续向内坍缩，而此时将没有任何已知的物理机制能阻挠恒星持续坍缩，它最终会坍缩成一个无限小的点——奇点。因为奇点无限小，因而它的密度是无限大的。

视界之内——黑洞

依据广义相对论，当恒星塌缩到一定半径的时候，其表面的逃逸速度将到达光速，然后构成一个光速不能逃离的时空区域，科学家称之为事情视界，简称视界。咱们平常听到的黑洞就是视界包裹着的那个时空区域。而视界的半径并非是无限小的，因而它的密度也并不是无限大。依据科学家的预算，一颗一倍太阳质量的白矮星的半径约为数千公里，而一颗1倍太阳质量的中子星半径则只有约10公里，一个1倍太阳质量的黑洞半径则只有约3公里。看起来黑洞跟中子星的大小差不太多，在同一个量级，因而照这么看，黑洞依然是世界中密度最大的天体。

黑洞密度之谜

然而，跟我们了解的一般的物质不同，乃至跟一般的大质量天体也不同，黑洞的密度并不是稳定的，乃至不像白矮星和中子星这种致密天体相同质量越大密度越大。黑洞是反过来，质量越大密度反而越小……

这是怎么回事呢？咱们知道，一般的物质，在相同的密度下，质量会与体积成正比，也就是质量添加，体积会等比例添加。但黑洞不一样，因为根据广义相对论，黑洞的视界半径有个很古怪的特点，就是它与质量是成正比的。这怪异的成果由史瓦西半径公式给出：

这公式看起来没什么特别的，由于假如把里边的c换成v，然后改换一下字母方位，它实际上就是一条逃逸速度公式。然而，当告知你这是一个天体的半径计算公式，这就很怪异了，你发现这公式里质量M与半径R是成正比的！假如你还没看出来哪里怪异，那你再看看球体积公式：

体积与半径3次方成正比，而史瓦西半径公式里质量与半径成正比……再依据密度公式：ρ＝m/V，这意味着，相同质量下，体积越大密度越小。当你把三条公式放一同就会发现，质量添加1倍，体积将添加3次方倍，很显然，密度就变小了。因而对于一个以视界界定的黑洞，它的质量越大，密度就越小。

而黑洞在理论上是没有上限的，不过在现实中，它的质量上限会受周围物质总量所限制。科学家现在现已发现高达数百亿倍太阳质量的黑洞了，根据公式核算，这些黑洞的密度甚至比空气还低……