宇宙硬的物质(宇宙硬是什么)

导语：宇宙“最硬”物质有多硬？比钢硬100亿倍，此“硬菜”来自中子星

从微观的角度观察这个宇宙，会发现宇宙中的一切都是由各种基本粒子通过不同的排列方式组合而成的，就如同一个个小小的积木一样，拼凑成了这个浩瀚的宇宙。俗话说“一花一世界”，这句话很好地体现出了微观量子力学的思维哲学。

宇宙中的物质数不胜数，不同的物质的原子结构也千差万别，比如说柔软的“石墨”和坚硬的“钻石”都是由碳原子组成的，但是不同的分子结构让石墨和钻石的硬度和性质相差很远，钻石的分子结构排列方式很稳定，而石墨的分子结构很松散，轻轻用力就可以让它们彼此之间分离。

把看似松散的石墨剥离出单层的二维结构，就变成了我们耳熟能详的“黑色黄金”——石墨烯，石墨烯被认为是一种“革命性”的材料，它的导电和光学性能十分优异，还是已知的强度最高材料之一，因为石墨烯的分子结构就是单层的二维结构，稳定性很高，同时还具有极强的韧性，这是其他的三维材料不具备的。

因为石墨烯本身的具备多种特点，是一种十分优秀的原材料，同时还拥有特殊的研究意义，在物理学的基础研究中，石墨烯给许多原本停留在理论阶段的设想提供了实验验证的空间，可惜的是，现在的石墨烯难以规模化且大尺寸的生产，因此这种理想中的材料还没有席卷全球。

地球上自然存在的最坚硬物质是金刚石，也就是我们常说的钻石，从本质上来说，钻石只是碳的同素异形体，因此钻石的稀有程度远远比不上黄金，而石墨烯的硬度就超越了金刚石，还拥有更好的化学性能和物理强度，不过石墨烯也不是最坚硬的物质，人类创造出最坚硬的物质是“碳炔”也可以叫作“碳块”。

“碳炔”同样是一种人造的纳米材料，强度是钢的二百倍，是金刚石的40倍，和石墨烯对比拥有更强的抗拉伸强度，“碳块”的结构很简单，就是把一堆碳原子交替连接在一起形成一个链，可惜的是制造难度要比石墨烯更高，人类虽然知道了碳块拥有很高的强度，却无法制造出来，更别提是大批量的生产了。

不过在整个宇宙中，碳块和石墨烯都不能算是最坚硬的物质，因为人类在地球上可以利用的资源有限，并且在宇宙中，人类已知的物质只是整个宇宙的很小一部分，在宇宙学中认为整个宇宙中存在大量的“暗物质”，这些暗物质不辐射光，也不反射光，因此人类观察不到这些暗物质是什么样子，无法展开合理的研究。

我们知道，暗物质参与引力作用，却不参与电磁相互作用，因此我们看不到暗物质，却可以间接地通过观察星系运动来判断暗物质的存在，就以银河系为例，我们观察到了大量违背引力理论的现象，引入暗物质的存在可以比较好的解释这些现象的产生，就以星系的运动为例，科学家认为银河系可见物质的质量并不足以保证整个星系的稳定，银河系边缘的恒星应该被“甩出去”才对。

假设银河系存在很多暗物质，这些暗物质产生的引力维持着星系的稳定，一切就可以说得通了，更关键的是，根据宇宙微波背景图的推测，宇宙中暗物质的数量应该远超可见物质才对。

我们对暗物质的了解不够多，但是暗物质的密度应该很高，并且暗物质相对稳定，它的硬度应该也很高，所以我们已知的宇宙最坚硬物质可能并不是最坚硬的，等在未来对暗物质有了更深入的研究之后，或许会有不同的答案出现。

那么人类已知的宇宙最坚硬的物质是什么呢？

在前文中我们提到，可见物质都是由各种原子组合而成的，不同的排列方式让不同的物质拥有了独特的性质和强度，就比如说金刚石的分子排列方式是一个稳定的几何形，因此金刚石的硬度很高，而石墨是多层石墨烯叠加在一起的，所以石墨本身不够稳定，而单层的石墨烯具备很高的强度和韧性。

宇宙中最坚硬的物质来自于“中子星”，中子星是除了黑洞之外密度最大的天体，每立方厘米的中子星物质重量在1亿吨以上，这个密度就是原子核的密度，我们可以把中子星视为一个巨大的原子核。不同物质的是不同的原子排列方式，而中子星本身就是一个巨大的原子核，所以中子星物质被称为是宇宙中最“硬”的物质一点也不过分。

毕竟其他的物质都是原子的排列方式决定强度，而中子星物质本身就是一个巨大的原子核。

中子星是恒星演化末期的产物，普通的恒星在演化末期核心会演变成白矮星，质量大约在8倍太阳质量的恒星，核心会演变成中子星，更大质量的恒星核心会演变成可怕的“黑洞”。

恒星在演化末期会发生“引力坍塌”，整个核心向内部收缩，白矮星的密度已经很高了，但是白矮星还属于正常物质结构，而在中子星形成的时候，强大的压力把所有的电子都压缩进原子核的内部，电子和质子中和成为中子，中子简并压力支撑着中子星继续向内部坍塌，所以整个中子星就是大量的原子核组合在一起形成的。

当然，这只是粗略概念下的中子星，真正的中子星内部结构是很复杂的，大概可以分为外壳，内部，内核。根据科学家的模拟，在中子星表面之下存在一些奇特的“核意面”，这些核意面是类似于意面形状的结构，它们是在强大的压力下形成的，在高压下质子无法保持球形，被拉扯成了长条状的“意大利面”一样的结构，这些核意面的硬度能达到钢铁的100亿倍！

中子星是黑洞以外密度最高的天体，不过因为黑洞内部无法观察，并且在黑洞强大的引力范围内，人类的物理定律就会失效，所以在现在的认知中，中子星内部的“核意面”就是已知最坚硬的物质。

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