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      密度有極限嗎?

      密度有極限嗎?

      密度有極限嗎?

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      最新回答 2022-07-14 11:34:22
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      科學(xué)與視界

      密度在物理學(xué)里指的是單位體積內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量的多少。例如水的密度是每立方厘米1克,黃金的密度是每立方厘米19.26克。地球上密度最大的物質(zhì)是鋨。密度達(dá)到了每立方厘米22.59克。

      圖:鋨

      在微觀世界上來觀測原子,會發(fā)現(xiàn)原子核只占了極小的一部分空間,而主要質(zhì)量卻集中在原子核上。所以,密度有進(jìn)一步提升的空間。

      圖:太陽結(jié)構(gòu)

      在太陽系中,物質(zhì)密度最大的地方就在太陽的核心處。由于太陽的質(zhì)量非常的巨大,在其核心處壓力達(dá)到了3300億個(gè)大氣壓,使得這里的密度達(dá)到了每立方厘米150克,是水的150倍,鋨的6.64倍。

      圖:白矮星

      當(dāng)太陽核心處的燃料耗盡后,就不會產(chǎn)生輻射壓來抵擋重力的壓縮作用了。這時(shí)會發(fā)生重力坍縮,直到將外層電子壓縮到最低能量軌道上,這時(shí)形成了電子簡并態(tài)物質(zhì)。電子簡并壓能夠抵擋住1.44倍太陽質(zhì)量的壓力。這時(shí)太陽就成為了白矮星。白矮星的物質(zhì)密度達(dá)到了每立方厘米1噸。

      圖:中子星

      如果質(zhì)量超過了1.44個(gè)太陽質(zhì)量,電子簡并壓就抵擋不住重力的壓縮了。電子會被壓縮到原子核內(nèi)部,形成了中子簡并態(tài)物質(zhì)。這就是中子星。中子星的密度達(dá)到了每立方厘米8000萬噸~20億噸。

      圖:雙黑洞合并

      當(dāng)質(zhì)量超過了3.2倍太陽質(zhì)量,就沒有什么能夠抵擋得住重力坍縮了。它會坍縮成奇點(diǎn)。奇點(diǎn)的密度被認(rèn)為是無限大的。但實(shí)際上是不會出現(xiàn)無限大的。

      鏡像科普

      在理論中,密度是沒有極限的,理論上是存在著密度無限大的物體的,比如說奇點(diǎn),就是一個(gè)體積無限小,密度無限大的物體。

      我們熟悉的水,密度為1克/立方厘米,而黃金的密度達(dá)到了19.26克/立方厘米,是水的密度的幾十倍,在我們看來,黃金的密度已經(jīng)是大得可怕了,地球上密度最大的物質(zhì)是金屬鋨,密度達(dá)到了22.59克/立方厘米。但是放眼全宇宙,這點(diǎn)密度還真的算不了什么,宇宙中有的是物體,它的密度簡直就是天文數(shù)字。

      為什么物體密度的差異如此之大呢?這是因?yàn)樵又惺谴嬖谥艽蟮目障兜?,原子直徑的?shù)量級大概是原子核直徑數(shù)量級的10000倍,可見原子的內(nèi)部還是非??諘绲?,所以只要是原子可以被強(qiáng)大的力量所擠壓,它的密度理論上就可以增大。如果將原子核比作是一個(gè)小鋼珠的話,那么原子就相當(dāng)于一個(gè)足球場這么大。一般說來,相對原子質(zhì)量越大的金屬,其密度也就越大,當(dāng)然這不是一定的,因?yàn)檫@還跟其原子的空間排列有關(guān)。

      正是因?yàn)樵又虚g存在著那么大的空隙,所以這就是地心物質(zhì)密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地球表面物質(zhì)的原因,在地球的內(nèi)部,由于受到了強(qiáng)大的壓力,這里鐵和鎳的密度達(dá)到了15克/立方厘米,比正常狀態(tài)下的要大上不少。在木星壓強(qiáng)極大的核心,氣體氫被壓縮成了金屬氫,在太陽系中,密度最大的地方位于太陽的核心,這里的密度達(dá)到了150克每立方厘米,是水的150倍!

      在宇宙中,存在著一種名為白矮星的星體,是演化到生命末期的恒星,在自身強(qiáng)大的引力作用下,白矮星上的原子物質(zhì),原子核外的電子被壓縮到原子核表面,形成一種名為電子簡并態(tài)的物體,白矮星上物體的密度為1000000g/立方厘米,也就是一噸每立方厘米,密度大的可以達(dá)到幾十噸每立方厘米。而比白矮星更進(jìn)一步的,就是中子星了,中子星是宇宙可怕程度僅次于黑洞的天體,在中子星上,壓力是如此之大,以至于電子都被壓縮進(jìn)了原子核中,也就是意味著中子星就像是一個(gè)巨大的中子一樣,而它的密度就更可怕了,典型的中子星密度為每立方厘米1億噸以上,是水的密度的100億倍,而這也是原子核的密度。在中子星之上的,那就是黑洞了,理論上黑洞的密度是無限大的。

      星辰大海路上的種花家

      密度有極限嗎?

      在現(xiàn)代科學(xué)的理論體系下,物質(zhì)的密度是沒有上限的!在自然界中,水的密度是1克/立方厘米,或者說1噸/立方米,但這有一個(gè)溫度條件,因此如果要準(zhǔn)確的描述水的密度特性時(shí)需要如此定義:1g/cm3或者103千克/m3(t=4℃),而水銀的密度則高達(dá)13.6g/cm3,而黃金的密度則是19.26克/cm3,自然界中密度之王是金屬鋨,密度達(dá)到了22.59克/cm3!

      一、原子之間的間隙

      上圖是孔徑光柵拍到的原子照片,圖片來自網(wǎng)絡(luò)。也許在這個(gè)級別下,看起來有些模糊,但事實(shí)上原子之間是下圖這樣的!

      盡管看起來比較有規(guī)律,但能清晰的看到原子之間是存在比較大間隙的,因此這就是地心物質(zhì)密度遠(yuǎn)高于地表物質(zhì)的原因!地心的鐵鎳質(zhì)物質(zhì)受到巨大壓力之后,原子之間的間隙減少,密度增加,達(dá)到了15克/cm3,這個(gè)密度是正常鐵鎳質(zhì)的2倍左右!

      二、原子內(nèi)部的巨大空間

      上圖是原子的量子力學(xué)模型,從原子到原子核之間是巨大的空間,甚至原子核只占微不足道的一部分,因此在特定的條件下,物質(zhì)的密度可以增加到更高,甚至達(dá)到難以想象的程度!而白矮星就是這微觀世界中密度增加道路上得第一位明星!8-10倍太陽質(zhì)量的恒星在晚期并不會導(dǎo)致超新星爆發(fā),但內(nèi)核依然在巨大的壓力下坍縮為白矮星,其物質(zhì)原子中的電子被壓到距離原子核很近的位置,以一種電子簡并壓支撐的狀態(tài)!白矮星的密度達(dá)到了10噸/cm3!

      三、原子核內(nèi)部的世界

      當(dāng)恒星的質(zhì)量繼續(xù)增加,比如小于25-30倍太陽質(zhì)量的恒星,紅巨星后期的超新星爆發(fā)時(shí),內(nèi)核將處在巨大質(zhì)量下極度高壓狀態(tài),將電子壓入了原子核和質(zhì)子中和成了中子,簡單一點(diǎn)說即可電子原子內(nèi)部的巨大的空間將不復(fù)存在,電子也不再存在,整個(gè)天體就剩下了中和電荷后的中子,當(dāng)然中子星并不都是中子組成,它也有著自己的結(jié)構(gòu)!

      表層離子和自由電子!厚度為0.3-0.5KM,而往下則是電子、種子和原子核,再往下則是費(fèi)米種子超流體,在內(nèi)部還可能是夸克膠子等離子體!中子星的平均密度高達(dá)1億~10億噸/cm3!

      四、夸克的世界?

      在中子星的內(nèi)核我們猜測有一種夸克膠子等離子體的物質(zhì),那么在中子星黑黑洞之間是否存在夸克星呢?當(dāng)然這僅僅是天文學(xué)家預(yù)言中的天體,我們無從了解其密度,但有一點(diǎn)很清楚,它的密度明顯是高于中子星的密度上限10億噸/cm3的!也許未來我們將證實(shí)這種天體是否存在!

      五、黑洞地盤?

      大于30太陽質(zhì)量的恒星內(nèi)核將最終坍縮成黑洞,我們無從計(jì)算黑洞的密度,但據(jù)說黑洞的密度也不是無窮大,因?yàn)樵诿枋龊诙疵芏葧r(shí)也存在諸多矛盾的結(jié)論!但無論哪種定義,它的密度都將超過傳說中的夸克星!也許已經(jīng)不能密度來形容這種在三維空間中猶如BUG一般存在的天體,或者用空間扭曲程度來形容似乎更合適一些!

      到了黑洞我們再無無法就密度問題前進(jìn)一步,黑洞已經(jīng)將我們能理解的物質(zhì)密度上限給封死了,還有比黑洞密度更大的物質(zhì)嗎?

      夸密

      大概五年前我為新版的《十萬個(gè)為什么》寫過這個(gè)詞條。這里再做進(jìn)一步展開。

      密度極限需要根據(jù)物質(zhì)的定義來考慮。但無論是狹義的物質(zhì),還是廣義的物質(zhì),都有密度極限。

      狹義的物質(zhì)指的是由原子組成的物質(zhì)。原子由原子核和電子組成,原子核里面是質(zhì)子和中子,它們都由夸克組成??淇撕碗娮佣际琴M(fèi)米子,量子力學(xué)中費(fèi)米子都需要遵守泡利不相容原理,也就是說同樣量子數(shù)的費(fèi)米子波函數(shù)不會重合,而是在相互作用允許下盡量遠(yuǎn)離,所以原子都是很空的,絕大部分質(zhì)量都集中在中間極小的原子核上。這樣由原子組成的物質(zhì)密度就有上限了,一些重金屬差不多接近這個(gè)上限,即每立方米20多噸(水的密度是每立方米1噸,地球的密度約每立方米5噸)。

      廣義的物質(zhì)就是宇宙萬物。除了夸克和電子這些費(fèi)米子,我們還有光子這種玻色子,不用遵守泡利不相容原理。但是光子本身有波長和衍射極限的限制,無論是什么樣的光學(xué)器件都不能把光斑縮到無限小,也就是說都會有一個(gè)有限的大小,即高斯光斑束腰半徑,這個(gè)大小和原子比起來還是要大很多量級的。

      放眼全宇宙,我們會找到打破原子的限制,最終密度非常大的天體。首先是白矮星,即在強(qiáng)大的引力場下把原子核都擠壓在一起,密度大概是每立方米幾百萬噸,也就是地球的上百萬倍。

      比白矮星密度還大的是中子星,它相當(dāng)于把原子核都融合在一起,中子緊密排布,變成一個(gè)巨大的原子核,因此密度和原子核一樣,每立方米千萬億噸級別,也就是地球的千萬億倍。

      比中子星密度還大的,在我們的宇宙中只剩下黑洞了。黑洞的體積可以定義在其視界內(nèi)球體大小,那么黑洞的半徑可以用史瓦西半徑R表示,它和黑洞的質(zhì)量M成正比。但黑洞的體積和半徑R是三次方關(guān)系,也就是說黑洞越大密度反而越小。但是形成黑洞必須具有一定的初始質(zhì)量,即奧本海默極限M0,那么黑洞的密度極限大概就是c^6/(11*pi^3*G^3*M0^2),大約每立方米上億億噸,即地球密度的幾千萬億倍。

      壹點(diǎn)科譜

      目前來說。物質(zhì)密度是沒有極限的,如果真有物質(zhì)密度極限一說,那么黑洞的密度就不在是沒有極限的。但理論上,黑洞是一個(gè)體積無限小,密度無限大的天體。目前宇宙觀測密度最大的是中子星,其質(zhì)量最大可達(dá)20億噸每立方厘米。相當(dāng)于指頭大點(diǎn)的東西就有20億噸。

      許多朋友會說,怎么可能。密度無限大,那么體積就是無限小。那能比史瓦西半徑如何解釋,太陽的史瓦西半徑約為3千米,地球的史瓦西半徑只有約9毫米。這應(yīng)該是一個(gè)物體壓縮的極限了吧。事實(shí)上,史瓦西半徑就是黑洞臨界值,比史瓦西半徑還小的,就是黑洞。

      還有一個(gè)普朗克長度,這個(gè)長度是目前物理學(xué)中的長度最小極限,即1.6x10的負(fù)33次方厘米,是一個(gè)質(zhì)子直徑10的22次方分之一。不可達(dá)到。一切小于這個(gè)長度的物質(zhì)都沒有任何意義。

      所以就目前而言,不管是史瓦西半徑和普朗克長度,都可以說是還在人類物理定律和理論范疇。但人類所有物理定律在黑洞面前都是無用的。都是失效的。所以黑洞用史瓦西半徑和普朗克長度衡量對比,二者根本不能做比較,至少目前為止黑洞實(shí)際密度是一個(gè)迷。

      清明的星空

      先說結(jié)論,密度有極限,但極限是多少目前還不能確定。

      密度是衡量物體單位體積的質(zhì)量一種度量,其定義是用物體的質(zhì)量除以體積。不同物質(zhì)的密度是不一樣的,并且,對金屬來說,一般密度越大的價(jià)格就越高(不絕對啊)。我們常見的黃金的密度是19.32克/立方厘米,而金屬鋨,密度約為22.6克/立方厘米,是密度最大的金屬。但不管這些元素的密度有多大,組成這些元素的基本單位還是原子,所以,關(guān)于密度的極限還是要從這些微觀粒子入手。

      我們知道,原子是由原子核與電子組成,而那些組織物質(zhì)的各種元素就是原子不同的排列組合,而這些原子又是通過各種化學(xué)鍵,如離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵等組成了我們能感受到的這個(gè)世界。原子間的這些化學(xué)鍵是由核外電子通過某些作用機(jī)理形成的,并且是有長短的,就是說,組成物質(zhì)的這些原子之間是有距離的。

      如果把原子擠壓,讓原子一個(gè)挨著一個(gè),密度不就會變大嗎?確實(shí)是的,這個(gè)模型接近白矮星的結(jié)構(gòu)了,不過也不是這么簡單排列的。白矮星是一種密度非常大的天體,組成白矮星的物質(zhì)在其表面巨大的壓力之下,電子將脫離原子核,成為自由電子,而這些自由電子會盡可能的占據(jù)原子核之間的空隙,這樣的話就使得單位空間內(nèi)能夠包含更多的物質(zhì),可以說,這時(shí)的原子核是“沉浸”在電子海洋中,密度大大增加,這種物質(zhì)狀態(tài)被稱為電子簡并態(tài)。這種電子簡并壓力可以與白矮星強(qiáng)大的引力相抗衡,支撐白矮星的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。白矮星的密度可以達(dá)到1000萬噸/立方米,一顆太陽質(zhì)量那么大的白矮星其體積差不多和地球那么大。

      比白矮星密度還大的天體大家也不陌生,就是是中子星,如果說白矮星相當(dāng)于一個(gè)大原子的話,中子星就是一個(gè)巨大的原子核。白矮星的密度雖然大,但還在正常物質(zhì)結(jié)構(gòu)能達(dá)到的最大密度范圍之內(nèi),在白矮星上,電子還是電子,原子核也還是原子核,原子結(jié)構(gòu)還算完整。而在中子星上,壓力是如此之大,白矮星中的電子簡并壓也無法承受這巨大的壓力,電子被直接壓縮到原子核中,同質(zhì)子中和成為中子,使得整個(gè)原子變成僅由中子組成,這時(shí)支撐中子星穩(wěn)定的力就換為中子簡并壓,使得中子星不至于被進(jìn)一步壓縮。所以中子星可以看做是一個(gè)巨大的原子核,而中子星的密度就是相當(dāng)于原子核的密度,密度約為10^14~10^15克/立方厘米(一立方厘米幾億噸),比起白矮星的幾十噸/立方厘米的密度可以說是有了質(zhì)的飛躍。太陽質(zhì)量的中子星其體積半徑只有十幾公里。

      其實(shí)這也是由于原子與原子核大小相差很大造成的,原子半徑一般在10^-10米這各量級,而原子核的半徑一般在10^-15米這個(gè)量級,原子核體積只占原子體積的幾千億分之一,所以才造成白矮星與中子星的密度相差非常大。

      最后,說說黑洞,黑洞的密度問題得看你認(rèn)為黑洞的大小是從哪里算起,如果以史瓦西半徑來計(jì)算的話,質(zhì)量越大的黑洞密度反而越小,比如,仙女座星系中心的黑洞為上億倍太陽質(zhì)量,但它的密度和水是差不多的。如果單指黑洞中心那個(gè)“奇點(diǎn)”,理論上是密度無限大,但那也是個(gè)體積無限小的點(diǎn),無法用密度的定義去衡量,就像數(shù)學(xué)中分母為零的情況下一般認(rèn)為是沒有意義的。不過,在大質(zhì)量恒星形成黑洞的時(shí)候是有一定的初始質(zhì)量與體積的,奧本海默極限,根據(jù)這個(gè)極限計(jì)算出黑洞的密度極限約為每立方米上億億噸,是即地球密度的幾千萬億倍。補(bǔ)充一點(diǎn),關(guān)于人造物質(zhì)的最高密度,是在大型強(qiáng)子對撞機(jī)中讓鉛原子核以接近光速對撞,產(chǎn)生的一種新物質(zhì)形態(tài)—夸克-膠子等離子體,這種夸克和膠子構(gòu)成的致密流體密度高達(dá)10^17千克/立方米,這比前面提到的金屬鋨的密度還要高1萬億倍,甚至比中子星的密度還要高。一些科學(xué)家認(rèn)為這種物質(zhì)在宇宙誕生之初曾經(jīng)大量存在。

      不獨(dú)散人2016

      物質(zhì)的密度有極限。

      因?yàn)槲镔|(zhì)在本質(zhì)上都具有宣示自己存在意愿,所以物質(zhì)之間的吸引是必然的,引力的方向和大小就自然而然的顯示了此引力物質(zhì)存在的方向和大致距離。因此物質(zhì)在引力的作用下最終是相互靠近的。物質(zhì)存在除了以容它空間也就是引力來宣示自己的存在之外,還需要以排它空間也就是斥力來宣示自己的存在,因?yàn)闆]有斥力的話物質(zhì)就會無限靠近,直到物質(zhì)融合為一體,融合必然會使物質(zhì)失去存在的獨(dú)立性,所以物質(zhì)為了保持自己的存在,必須擁有拒絕融合的能力也就是斥力。斥力存在于物質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)的各子系統(tǒng)之間,而且斥力按照子系統(tǒng)由高級但底級或由外到內(nèi)的順序逐步變大的,或者說距離能力團(tuán)的距離越近,斥力就會越大,斥力與距離成反比,當(dāng)然只有在威脅到物質(zhì)存在獨(dú)立性的時(shí)候,斥力才會表現(xiàn)出來。

      下面我們設(shè)想一下物質(zhì)不斷靠近的情況下物質(zhì)的變化。

      在距離一定的情況下,物質(zhì)的量或者組成物質(zhì)的能力團(tuán)越多引力就越大,當(dāng)物質(zhì)的量或者組成物質(zhì)的能力團(tuán)的量一定的情況下,物質(zhì)之間的距離越近,引力也就越大。物質(zhì)之間的引力足夠大,且物質(zhì)之間的距離足夠近,這時(shí)相互靠近的物質(zhì)就會威脅到彼此存在的獨(dú)立性,外部系統(tǒng)的斥力就會表現(xiàn)出來,斥力抵抗引力使得物質(zhì)之間能夠保持足夠的距離。當(dāng)引力大于物質(zhì)外部系統(tǒng)保持存在的斥力時(shí),各個(gè)物質(zhì)就會在外系統(tǒng)層面融合為一體,這也就意味著外系統(tǒng)的坍縮。引力不再加大,那么物質(zhì)的系統(tǒng)坍縮也就到此為止。引力不斷加大,大到超過了內(nèi)部系統(tǒng)的斥力,那么引力就會使得內(nèi)部子系統(tǒng)進(jìn)一步坍縮。

      引力不斷加大,物質(zhì)的子系統(tǒng)就會不斷坍縮下去,直到物質(zhì)組成的最底層——能力團(tuán)。

      能力團(tuán)是由能力不能同時(shí)相同的生滅事件對組成的。生滅事件無時(shí)不在發(fā)生,無處不在。我們可以這樣理解生滅事件的這一特性,在沒有外界影響的情況下,生滅事件會均勻的散布在空間內(nèi),單位空間內(nèi)的生滅事件是等量的。當(dāng)有強(qiáng)大壓力作用時(shí),生滅事件就無法均勻散布于空間之內(nèi),生滅事件散布密度會隨著壓力的不斷加大而逐步變大,當(dāng)壓力超過一定限度時(shí),生滅事件就會融合。生滅事件不是實(shí)體性存在,所以生滅事件的融合就意味著生滅事件的減少,而生滅事件的減少或生滅事件的消失也就意味著能量的產(chǎn)生。這里密度加大也可以理解為頻率的加快。

      當(dāng)壓力達(dá)到可以破除能力團(tuán)之間的斥力時(shí),生滅事件就會融合也就是生滅事件消失。

      當(dāng)在某一空間范圍內(nèi)壓力大得使能力團(tuán)不能獨(dú)立存在時(shí),能力團(tuán)內(nèi)部的生滅事件對就會被釋放,生滅事件對就會恢復(fù)各自的無處不在的能力,而生滅事件的融合也就意味著生滅事件不再在此壓力巨大的空間內(nèi)發(fā)生,這也就意味著生滅事件的擠出。當(dāng)被擠出的生滅事件足夠多且條件適合,這些生滅事件就會在壓力區(qū)外重新組合成新的能力團(tuán),也就是新的物質(zhì)。這也就是物質(zhì)從壓力極大空間內(nèi)被擠出或逃出的過程。

      也就是說,當(dāng)某一空間內(nèi)的物質(zhì)的質(zhì)量足夠大時(shí),物質(zhì)逃逸事件就會發(fā)生,而物質(zhì)的逃逸就必然帶來自身物質(zhì)的損失,物質(zhì)損失就會減小空間內(nèi)的壓力,壓力小到一定程度,物質(zhì)逃逸事件就會終止。也就是說,壓力極大空間內(nèi)的物質(zhì)逃逸事件的發(fā)生存在著壓力極限,壓力超過這個(gè)極限逃逸事件就會發(fā)生,否則就不會發(fā)生。因?yàn)槲镔|(zhì)被吸入壓力極大空間內(nèi)是持續(xù)發(fā)生的事情,所以壓力極大空間內(nèi)的物質(zhì)逃逸事件是循環(huán)發(fā)生的。

      還有一個(gè)問題,物質(zhì)在壓力極大空間內(nèi)消失,也就意味著能量的產(chǎn)生。壓力極大空間內(nèi)的壓力是有極限的,而物質(zhì)逃逸事件是持續(xù)發(fā)生的,也就是說能量會在此空間內(nèi)不斷累積,當(dāng)此空間內(nèi)累積的能量超過此空間的壓力極限或某一極限,此空間就會發(fā)生大爆炸。

      也就是說,所謂的黑洞并不是宇宙的終點(diǎn),或不僅僅是終點(diǎn),也會是宇宙的起始點(diǎn),黑洞不但吞噬物質(zhì),也必然會產(chǎn)生新的物質(zhì)。

      正因?yàn)槿绱?,物質(zhì)密度存在著極限。

      時(shí)空通訊

      密度無極限,奇點(diǎn)就是密度無限大,因此是無限的。

      目前認(rèn)知的奇點(diǎn)有兩種,一種是宇宙大爆炸前的奇點(diǎn),一種是黑洞中心的奇點(diǎn)。這兩種奇點(diǎn)的共性就是體積無限小,密度無限大,時(shí)空曲率無限大。這后面幾個(gè)無限,完全是前面那個(gè)體積無限小引申出來的。我們想想,既然一個(gè)沒有辦法衡量體積的東西,小到無的東西,即使里面只有一個(gè)質(zhì)子,也會壓縮成無限密度了。

      所以密度是無限的。但地球上所有物質(zhì)都是有限的,因?yàn)橹灰诘厍蛏希蜎]有辦法達(dá)到那么高的壓力。而且在宇宙中除了奇點(diǎn),密度也都是有限的。

      我們常見的物質(zhì)都是有密度的,物質(zhì)的密度比較實(shí)際上就是同體積所包含質(zhì)量的多少。

      氣體密度是最小的。比如空氣,密度為每立方米1.293公斤,也就是每立方厘米0.001293克;而氫每立方米只有0.08342公斤,每立方厘米就只有0.00008342克。

      液體比氣體密度要大一些。比如水每立方米為1噸,每立方厘米(毫升)為1克,1升水1000毫升,就是1公斤。所以一般把水的密度稱為1。所有物質(zhì)密度都可以看作是水的比例,所以又稱為比重。

      汽油為0.7,就是同等體積的汽油相當(dāng)于水質(zhì)量的70%;酒精為0.79,就是1000毫升100%的酒精只有0.79公斤。所以兄弟們買酒時(shí)切記,同等價(jià)格1斤比500毫升更劃得來。

      以此類推,植物油根據(jù)不同原料制造出來約為0.9~0.93之間,人血為1.054,蜂蜜為1.4等等。液體中恐怕水銀是密度最大的了,為13.6。這些都是以克為單位,比如酒精比重0.79就是每立方厘米0.79克。

      固態(tài)物質(zhì)常見的有:泡沫塑料為0.01~0.03,木材根據(jù)不同品種在0.4~0.9之間,冰為0.9,石蠟為0.9,玻璃為2.4~2.8,鐵為7.8,銅為8.9,銀為10.53,金為19.32。目前已知密度最大的金屬元素就是鋨,密度達(dá)到22.59。

      從以上密度的比較我們可以看出,所謂密度實(shí)際上就是同等體積的東西越輕密度就越小,越重密度就越大。

      地球是一個(gè)以水為主的世界,所以密度一個(gè)最直觀的現(xiàn)象就是,凡是比水密度小的物質(zhì)都能浮在水面上,凡是比水密度大的物質(zhì)就只能沉下去了。根據(jù)這個(gè)原理,人類發(fā)明了船只。

      開始是用比水密度小的木頭做,后來人們發(fā)現(xiàn)用比水密度大的物質(zhì),只要做出足夠的空間也能夠漂浮,這是因?yàn)榘阎匚镔|(zhì)做成中空的箱形,整個(gè)體積平均密度就比水密度小了,當(dāng)然就能夠浮在水面上了。

      還有一種方式可以把物資密度改變,甚至把物質(zhì)變成另外的物質(zhì),這就是壓力。在宇宙中一些極端壓力狀態(tài)下,就有一些密度很高的特殊物質(zhì)。

      比如地球地心,壓力達(dá)到360萬個(gè),溫度達(dá)到6800度,比太陽表面溫度還高,那里的物質(zhì)主要有鐵鎳組成,正常情況下鐵的密度約7.9,鎳的密度為8.9,但在地心高壓下,密度達(dá)到12.5。

      但地球相比太陽又是小巫見大巫了。太陽質(zhì)量是地球的33萬倍,中心壓力達(dá)到3000億大氣壓,溫度達(dá)到1500萬度,物質(zhì)密度達(dá)到150,也就是150克一個(gè)立方厘米,1個(gè)立方米150噸。要知道太陽是一個(gè)氣態(tài)的星球,中心進(jìn)行著熱核聚變的只是世界上最輕的氫元素。

      但太陽比起中子星、白矮星又是小巫見大巫了,這兩種天體是宇宙中極端的天體。白矮星上的物質(zhì)已經(jīng)不是普通物質(zhì),在巨大引力壓力下,物質(zhì)坍縮成為電子簡并態(tài),每立方厘米密度達(dá)到1~10噸;中子星上在極端的壓力下,物質(zhì)被壓縮成為中子簡并態(tài),每立方厘米密度達(dá)到1~20億噸。這是人類已知除了奇點(diǎn)以外密度最大的物質(zhì)了。

      科學(xué)界認(rèn)為還可能有夸克星的存在,這種天體物質(zhì)密度比中子星又要大若干數(shù)量級。但目前尚沒有發(fā)現(xiàn)這種天體的真實(shí)存在。

      這就是宇宙中物質(zhì)的密度情況,歡迎大家一起來討論。

      時(shí)空通訊原創(chuàng)版權(quán),請尊重作者勞動,轉(zhuǎn)載或引用須注明出處,隨意抄襲等侵權(quán)行為將會受到追究。謝謝理解與合作。

      牛大大chen

      有。

      元素有限(表種越下越不穩(wěn)定),而表中越下的密度越大,因此有限的元素決定了密度也是有限的。

      再按照辯證唯物主義觀點(diǎn),物質(zhì)都是運(yùn)動的,因此一個(gè)物體內(nèi)部密度再大,也存在著運(yùn)動。中子星、白矮星,密度再大的黑洞,其內(nèi)部體積已經(jīng)很小,但是還能承擔(dān)得了高密度內(nèi)部的高能量運(yùn)動,當(dāng)宇宙演變到最后階段,黑洞急劇向大爆炸的奇點(diǎn)轉(zhuǎn)化,到奇點(diǎn)這一時(shí)刻,無限小的體積已經(jīng)承擔(dān)不了高能量,也即高速度的內(nèi)部運(yùn)動,于是立即大爆炸形成新宇宙,奇點(diǎn)只存在某一時(shí)刻,其密度到了極限,最大。

      人間走一回莫問我是誰

      密度無限大,體積無限小,那么質(zhì)量呢?

      密度無限大*體積無限小等于質(zhì)量,那質(zhì)量怎么樣?

      絲蘭

      物質(zhì)的密度沒有極限。光的速度是非同尋常的磁場變化。

      手機(jī)用戶前途無亮

      密度是單位體積里包含的質(zhì)量而質(zhì)量主要集中在原子核里的夸克上,也就是說密度就是單位空間包含的夸克數(shù)量。空間可以無限大密度可以無限小這個(gè)不用說。那么密度能不能無限大呢!夸克抗壓能力有多強(qiáng)?宇宙中能壓縮夸克的力只有引力,單位面積的引力或叫引力壓強(qiáng)能無限大嗎!我認(rèn)為因該不能。按照牛頓的萬有引力公式引力跟質(zhì)量成正比,質(zhì)量無限壘積引力也無限壘積,是一個(gè)直線方程。理想的數(shù)學(xué)世界存在直線方程但真實(shí)的物理世界化學(xué)世界是非線性的!沒有哪個(gè)量會隨著另一個(gè)量正比例變化。水溶液的鹽度在一開始一個(gè)小范圍內(nèi)是跟加入鹽的多少成正比,但是隨著鹽越加越多溶液慢慢趨于飽和鹽度不再加大了,晶體管的特性曲線也是這樣。類似的現(xiàn)象舉不勝舉,所有的看似的直線只是更大的曲線上的一小段!所以我不相信引力跟質(zhì)量一直是正比例的線性關(guān)系。導(dǎo)致引力衰減引力飽和的是(引力屏蔽),許多數(shù)學(xué)家物理學(xué)家都喜歡創(chuàng)造新名詞。電場能屏蔽,引力場也能屏蔽。當(dāng)物質(zhì)被極度壓縮所有的夸克都相互擠在一起沒有縫隙引力場還能穿過去嗎?那引力只能在相鄰的比較近的夸克之間起作用,遠(yuǎn)一點(diǎn)就作用不了了,跟一根收縮的彈簧一樣,彈簧不是越長拉力越大。(引力壓強(qiáng))只能無限逼近一個(gè)最大值!這個(gè)值是多少讓數(shù)學(xué)家去算吧。所以黑洞沒有體積無限小密度無限大的奇點(diǎn),上帝不會讓物質(zhì)自我毀滅

      科學(xué)探秘頻道

      這個(gè)問題問道太籠統(tǒng),需要分類才能夠回答。如下:

      一、在不改變物質(zhì)種類的前提下,密度有極限嗎?

      這種情況下,物質(zhì)的密度是有極限的。我們都知道,物質(zhì)由分子組成,分子有原子組成。物質(zhì)之所以能夠被壓縮,很大原因就是組成物質(zhì)的分子之間存在空隙。比如氣體分子,它們之間的空隙就很大。如果加壓,使得他們的分子相互靠近,那么他們就會變成液體,比如氮?dú)?。而且,即便是在致密的物體,分子之間都存在間隙。所以萬事萬物都具有可壓縮性。


      但具有可壓縮性并不代表物種可以無限壓縮。當(dāng)分子相互已經(jīng)靠的很近了,那么我們就很難再進(jìn)一步壓縮了。在壓縮就只能夠破壞分子的電子軌道,使得分子之間的外層電子相互貢獻(xiàn),變成類似于白矮星的存在。此時(shí),物質(zhì)以及沒有完成的原子和分子了,物質(zhì)以及變質(zhì)了。所以,這種情況下考量,物質(zhì)最多就是剛好壓縮到分子軌道即將變形為止,此時(shí)也是密度極限。



      二、不管物質(zhì)的原子是否改變,此時(shí)密度有極限嗎?

      從上面的分析可以看出,物質(zhì)再進(jìn)一步壓縮,分子的外層軌道就會被破壞,電子會被共享,產(chǎn)生電子簡并壓力來低于壓力。但是,此時(shí)如果再增加壓力,那么電子就會直接進(jìn)入原子核和質(zhì)子結(jié)合,形成中子。這就是中子星的由來,此時(shí)物質(zhì)變成了中子組成。由于中子體積極小,那么此時(shí)組成物質(zhì)的中子會緊密排列。

      如果再給中子星加壓,那么就會產(chǎn)生黑洞。黑洞我們都知道,屬于密度極大,體積極小的天體。而黑洞的密度也是無極限的,所以,此中情況可以說密度無限。

      萬華天鏡


      首先,密度是有上限的。

      其次,密度=質(zhì)量÷體積。

      又次,質(zhì)量有上限,現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為,宇宙是有限的,全宇宙的質(zhì)量也是有限的。

      再次,體積是有下限的,量子力學(xué)認(rèn)為,空間并非無限可分,它的最小值是普朗克長度,體積的下限就是普朗克體積。

      所以,密度的上限就是全宇宙的質(zhì)量壓縮到普朗克體積這樣一個(gè)小球里面。

      沒錯(cuò),宇宙大爆炸的最初,就是這樣的狀態(tài)。

      艾伯史密斯

      答:現(xiàn)有理論之下,密度是沒有極限的。


      密度公式為ρ=m/v,表示單位體積內(nèi)包含的物質(zhì)質(zhì)量;比如在標(biāo)況下,空氣密度為0.001293克/立方厘米,水的密度為1克/立方厘米,鐵的密度為7.9克/立方厘米。

      一立方厘米大約就是一個(gè)骰子大小,在宇宙中,存在很多極端的情況,比如下面幾個(gè):

      地球核心

      密度高達(dá)15克/立方厘米,是水密度的15倍,主要成分是鐵和鎳,由于巨大的壓力,使得鐵鎳原子之間的間隙縮小。


      金屬鋨

      地球上密度最大的物質(zhì)是金屬鋨 ,密度高達(dá)22.6克/立方厘米。


      太陽核心

      太陽核心的密度,高達(dá)150克/立方厘米,是太陽系中密度最高的地方;但是太陽整體的平均密度很低,只有1.41克/立方厘米。


      白矮星

      白矮星密度高達(dá)10噸/立方厘米,白矮星是中小質(zhì)量恒星在演化末期的產(chǎn)物;比如我們太陽在60億年后就會演化為白矮星,白矮星由于自身強(qiáng)大的引力,使得內(nèi)部原子的外層電子被嚴(yán)重?cái)D壓,處于電子簡并態(tài)。


      中子星

      典型的中子星密度高達(dá)1億~10億噸/立方厘米,這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了地球物質(zhì)的密度,相當(dāng)于一個(gè)骰子大小的白矮星物質(zhì),就和一座山的質(zhì)量相當(dāng);如果把地球壓縮到中子星密度,直徑只有大約20米。

      中子星在1.44倍太陽質(zhì)量到3倍太陽質(zhì)量之間,由中子簡并壓力抵抗著萬有引力,如果中子星的質(zhì)量繼續(xù)增加,中子星會繼續(xù)塌縮成夸克星或者黑洞。


      夸克星

      密度至少為10億噸/立方厘米,是天文學(xué)上預(yù)言的天體,目前還未被發(fā)現(xiàn)。


      黑洞奇點(diǎn)

      根據(jù)廣義相對論的描述,黑洞奇點(diǎn)的體積無窮小,密度無窮大。黑洞已被天文學(xué)證實(shí)存在,但是黑洞內(nèi)部的情況,目前還沒有理論能夠定量描述;關(guān)于黑洞奇點(diǎn)的相關(guān)問題,也是當(dāng)前物理學(xué)的難題。

      對于黑洞密度無窮大的解釋,也存在很多爭議,或許是當(dāng)前理論不完善導(dǎo)致的發(fā)散結(jié)果;就比如在牛頓力學(xué),兩個(gè)物體無限接近時(shí),萬有引力定律描述它們之間的引力無窮大,如果考慮量子力學(xué)的原子結(jié)構(gòu),就不會出現(xiàn)引力發(fā)散的情況。


      我的內(nèi)容就到這里,喜歡我們文章的讀者朋友,記得點(diǎn)擊關(guān)注我們——艾伯史密斯!

      鐘銘聊科學(xué)

      我看其他答主大概列了一些高密度的東西,比如:黑洞確實(shí)應(yīng)該是一個(gè)密度大到令人發(fā)指的天體。

      只可惜,黑洞其實(shí)很難說是密度最大的,我認(rèn)為密度最大的是宇宙大爆炸發(fā)生之前的“奇點(diǎn)”,我們對于宇宙大爆炸的“奇點(diǎn)”的描述是這樣的:密度無限大,溫度無限高,體積無限小,時(shí)空曲率無限大的點(diǎn)。

      要知道,目前整個(gè)宇宙內(nèi)的能量,信息,物質(zhì)都來源于這個(gè)點(diǎn),所以我覺得任何黑洞都和它不能比。

      而對于它,我們的描述都是密度無限大了,所以我覺得密度沒有上限?;蛘哒f上限就是無限大。

      擋不住的熵增

      有,無論從哲學(xué)上看,還是從已知科學(xué)說,對任何東西的“度量”都有范圍,真實(shí)的世界不可能有無限的量存在,極限只是數(shù)學(xué)形式的概念。

      密度也如此,作為一個(gè)表征物質(zhì)單位體積的質(zhì)量的“量”,它等于一個(gè)物體的質(zhì)量/體積,用微積分的思想表示出來就是下面這樣的式子。

      首先,密度是一個(gè)標(biāo)量,它的下限值只能是0,不可能是負(fù)數(shù),這毋庸置疑,對于一定體積內(nèi)空無一物的區(qū)域,它的密度就可以為0。

      那么,密度可能無限大嗎?答案也是不可能的,這在文章開頭就說了——真實(shí)世界不可能有無限“量”的存在的。

      密度要想很大,只能把大量的物質(zhì)往一個(gè)小小的空間塞,而宇宙中的白矮星中子星似乎就是做這事的“操縱者”。

      其中的白矮星,在一茶匙的體積里,就集中了數(shù)十噸的物質(zhì),密度高達(dá)0.1-10噸/每立方厘米;而中子星的密度更大,達(dá)到了1-10億噸/每立方厘米。

      已知宇宙,我們能用物理學(xué)描述的密度,最大的就是中子星的密度了,但它并不是無限大,所以密度有上限。

      歡迎關(guān)注擋不住的熵增,有其他問題請留言評論,謝謝。

      賽先生科普

      物質(zhì)密度可以認(rèn)為是沒有上限的,比如黑洞奇點(diǎn),目前認(rèn)為就是一個(gè)密度無限大的無體積的點(diǎn)。但這并不意味著結(jié)論不可推翻,或者說有待人類更進(jìn)一步的理論和實(shí)際探索。

      密度這個(gè)概念,可能是物理學(xué)習(xí)中最先碰到的知識點(diǎn)之一。它代表著某種物質(zhì)單位體積內(nèi)包含的質(zhì)量多少,數(shù)值越高代表著該物質(zhì)密度越大,比如我們?nèi)粘I钪谐R姷奈镔|(zhì):水的密度取1噸每立方米,空氣的密度取1.29千克每立方米,鐵的密度取7.8噸每立方米,金的密度取19.32噸每立方米等等,當(dāng)然了,這些數(shù)值都是在特定環(huán)境(溫度、氣壓等)下的取值,不過在日常應(yīng)用中,環(huán)境因素是不大考慮的。

      但這些密度相比于宇宙中那些“恐怖天體”,僅僅是小巫見大巫。比如一些恒星演化后期變成的白矮星,密度能高達(dá)10噸每立方米;但這僅僅是個(gè)開始,一旦白矮星的質(zhì)量超過1.44倍太陽質(zhì)量,那么它就會變成中子星,雖然體積不大(一般星球半徑是在30公里以內(nèi)),但卻因?yàn)闃O高的密度(在每立方厘米8000萬到20億噸之間),是個(gè)名副其實(shí)的引力怪物。

      但這還沒盡頭,如果一個(gè)中子星的質(zhì)量超過了2到3倍太陽質(zhì)量這個(gè)范圍區(qū)間,那么它就無法保持穩(wěn)定,將會進(jìn)一步坍縮,變?yōu)楹诙矗壳坝欣碚撜J(rèn)為,這中間或許還會存在一個(gè)被稱為夸克星的天體)。而黑洞的質(zhì)量會集中于一點(diǎn),被稱為奇點(diǎn),它的密度無限大。

      期待您的點(diǎn)評和關(guān)注哦!

      心似流金

      可以準(zhǔn)確的說,目前我們所有已知的物理屬性、單位、量,只適用于宏觀,包括“準(zhǔn)確”這個(gè)詞。

      如我們所見所聞的宏觀,是物質(zhì)世界在一定數(shù)量級上的表現(xiàn)形式。在我們所不能見的極微觀極宏觀,世界是混沌的、是無法描述的:至少,我們現(xiàn)在所有的語言文字想象所不能觸及的,那是神的世界。

      依明150938777

      宇宙本身就是無限的,無論大小,快慢,時(shí)間的長短都是無限的,密度同樣也是無限的!

      這么近那么遠(yuǎn)F4

      生活中“耳聽為虛,眼見為實(shí)”,這是古人常掛在嘴邊的一句話。毛主席老人家說過的一句話很有道理:“沒有實(shí)踐就沒有發(fā)言權(quán)”,我們對此也深信不疑。我們認(rèn)知一個(gè)新事物,一般就是看他的體積、密度、重量、外觀、材質(zhì)等等。

      現(xiàn)實(shí)中我們在計(jì)算一個(gè)物體重量時(shí),通常需要知道這個(gè)物體密度大小,便可以計(jì)算出來,當(dāng)然有人說可以用電子電子秤秤一下就行了。對于某些物體可以,但是對于一些大的物體或者無法過秤的物體,我們還是有必要知道它的密度,通過計(jì)算獲得重量的,比如:空氣的重量、地球到重量、宇宙的重量等等。

      日常生活中,密度通常我們用古希臘字母“ρ”來表示。比如,我們都知道我們呼吸道空氣密度為空氣密度為ρ=1=1.29*10-3g/cm3、汽油的密度是: 0.70g/cm3、水的密度是1g/cm3等等。

      而一些金屬的密度中,密度最小的金屬是鋰,它都能浮在煤油上,密度0.534g/cm3、是鋁的密度2.7g/cm3、鐵的密度為7.86g/cm3、銅的密度8.96g/cm3、銀的密度10.50g/cm3、金的密度19.32g/cm3、镎的密度20.45g/cm3、銥的密度22.56g/cm3、目前人類已知的密度最大的金屬是鋨,密度為22.59g/cm3。因此我們可以看出來,沒有最大只有更大。當(dāng)然這只是我們已知地球上密度最大的物質(zhì)。

      我們目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一百多種元素,在這些元素組成的物質(zhì)中,密度最大的是金屬鋨。隨著人類對元素周期表的增加,密度有極限嗎?

      世界上的第一重金屬:鋨,是元素周期表第六周期Ⅷ族元素,鉑族金屬成員之一。元素符號為Os,原子序數(shù)76,相對原子質(zhì)量190.2。屬重鉑族金屬,是人類目前已知的密度最大的重金屬。

      鋨是自然界中密度最大的金屬,但是這也僅僅是在標(biāo)準(zhǔn)狀況下。如果在高壓下,金屬銥的密度可能會超過鋨。 隨著原材料科學(xué)發(fā)展日新月異,實(shí)驗(yàn)室中出現(xiàn)了人工合成金屬,出現(xiàn)了多種密度大于鋨密度的合成金屬。眾所周知,元素周期表上序號越往后的元素就越重,自然形成的可能性就越小。舉個(gè)例子:1984年,德國人用鐵離子照射鉛,得到了108號元素,這種金屬叫“钅黑”,預(yù)計(jì)這種元素密度為40.9.克/厘米,這是我們?nèi)祟惸壳鞍l(fā)現(xiàn)密度最高的金屬了,但其屬于人工合成金屬。

      而鋨如果跟宇宙中的一些物質(zhì)比,鋨的密度真的是小巫見大巫了。宇宙中“白矮星”質(zhì)量約1cm3為1噸,中子星質(zhì)量約1cm3為1億~10億噸, 宇宙中甚至還有更大的未被人類發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)。

      天空中的“白矮星”,個(gè)子不大,密度卻大得驚人,為水的密度的3600萬到幾億倍,是鋨密度的106倍(即100萬倍)。1957年,天文工作者用望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了中子星,有一種叫“中子星”的天體,它的密度達(dá)1016 kg/m3;而另一種天體“脈沖星”的密度更是高達(dá)1018 kg/m3,即1cm3的這種物質(zhì)的質(zhì)量為10億噸。而一個(gè)火柴盒那么大的一塊“中子星”或“脈沖星”物質(zhì),有 30億噸的質(zhì)量,要用九萬六千多臺重型火車頭才能拉動它?!昂诙础笔欠翊嬖谖幢蛔C實(shí),但是科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),如果在黑洞中取小米粒大的一小塊物質(zhì),它的密度可達(dá)5×10的16次方克/立方厘米,要用幾萬艘萬噸輪船才拖得動,這才是真正的“密度大王”。


      在茫茫浩瀚的宇宙中,密度是否有極限,到了黑洞密度是否就達(dá)到上限了呢?宇宙中是否存在比“黑洞”更大的“密度大王”,還有待我們的科學(xué)家繼續(xù)去探索發(fā)現(xiàn)了,我們普通人是無能為力的。

      原創(chuàng)作品,謝謝閱讀。部分消息來源于:http://wenwen.sogou.com/z/q765608124.htm

      與你奇思妙想

      理論上偏了,五花八門的猜想就會不斷涌出,密度無限壓縮是根據(jù)中心引力無限大而形成的,引力無限大是中心質(zhì)量無限大而推定的物質(zhì)可壓縮無限小。而現(xiàn)實(shí)生活中,一塊磁鐵可以吸起比自己大百倍的鐵,我們肯定知道這塊磁鐵的質(zhì)量不如它吸起的鐵質(zhì)量大,而這塊磁鐵邊沿吸力比它的中心大。根據(jù)人類最新最真實(shí)的黑洞照片看,黑洞可能就是一個(gè)星云風(fēng)暴中心,里面沒什么也沒有哪來的光讓你看,而非要編一個(gè)光都吸進(jìn)去跑不掉,颶風(fēng)的中心沒有云,上億噸的水汽圍著它轉(zhuǎn),它的氣壓反而低,為什么?

      科學(xué)智匯

      密度可以很大,但是有極限,溫度可以很高,但也不是無窮大。現(xiàn)代科技研究表明,宇宙源于最初一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的大爆炸。宇宙中所有的能量最初都集中于此,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)的溫度就是現(xiàn)實(shí)溫度的上限,大爆炸以后隨空間不斷擴(kuò)張,溫度逐漸下降,部分能量轉(zhuǎn)變形態(tài)變成物質(zhì)。黑洞中所有的物質(zhì)集中到中心點(diǎn)上,但黑洞畢竟還是有大小之分,質(zhì)量雖大不是無窮,區(qū)別在中心奇點(diǎn)的扭曲程度不一樣。也許在遙遠(yuǎn)的未來,全宇宙都逐步合并為一個(gè)黑洞,也許那時(shí)的黑洞中心就達(dá)到了密度上限了吧。

      兩個(gè)行星宇宙背景

      天使之影

      物質(zhì)是由能量內(nèi)在凝結(jié)凝聚產(chǎn)生形成的,物質(zhì)是外在能量運(yùn)動凝結(jié)轉(zhuǎn)化形成的內(nèi)在能量循環(huán)旋轉(zhuǎn)環(huán)繞結(jié)構(gòu)組織運(yùn)動形式。物質(zhì)各種運(yùn)動結(jié)構(gòu)組織就是各種物質(zhì)粒子。物質(zhì)各種結(jié)構(gòu)組織運(yùn)動粒子都有其相應(yīng)的運(yùn)動結(jié)構(gòu)空間限制。因此各種物質(zhì)都有其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)組織空間和密度限制。物質(zhì)最微小最致密的結(jié)構(gòu)組織空間是物質(zhì)最初產(chǎn)生形成的無窮微小的元初普朗克粒子物質(zhì),這種無窮微小的普朗克粒子即是無窮微小的粒子黑洞,其粒子內(nèi)在能量運(yùn)動速度即是內(nèi)在閉合循環(huán)旋轉(zhuǎn)的光速,也就是外在開放旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的光子能量達(dá)到閉合循環(huán)旋轉(zhuǎn)環(huán)繞運(yùn)動條件轉(zhuǎn)化形成的。只是這種最基礎(chǔ)微小的物質(zhì)元初普朗克粒子的空間組運(yùn)動結(jié)構(gòu)已經(jīng)微小到人類目前能力無法認(rèn)識理解和觀測的無窮小10一33cm。而人們常識中的黑洞也是由這種無窮微小的普朗克粒子形成的普朗克粒子星,其仍是有一定物質(zhì)粒子空間組織結(jié)構(gòu)的,并不存在所謂的"奇點(diǎn)"。

      黑洞的質(zhì)量引力壓力超過物質(zhì)最微小的普朗克粒子組織結(jié)構(gòu)承受能力條件,會使物質(zhì)最微小的普朗克粒子結(jié)構(gòu)破裂毀壞粉碎,轉(zhuǎn)化釋放還原為形成物質(zhì)的純能量熱能能量,而由純能量熱能能量的轉(zhuǎn)化釋放疊加使熱能能量溫度斥力無限升高,而達(dá)到熱能能量與引力臨界平衡穩(wěn)定的熱平衡狀態(tài),平衡阻擋黑洞無窮引力。使黑洞由黑洞引力與普朗克粒子結(jié)構(gòu)承受力的黑洞普朗克粒子結(jié)構(gòu)冷寂冷平衡轉(zhuǎn)化為熱能與引力熱平衡并向外輻射釋放無窮熱能能量的白洞。黑洞的質(zhì)量引力密度極限就是物質(zhì)最微小的普朗克粒子結(jié)構(gòu)能承受的限制,在這個(gè)限制以內(nèi)就是冷寂死寂的黑洞一一普朗克粒子星,超過普朗克粒子結(jié)構(gòu)承受能力限制,黑洞普朗克粒子結(jié)構(gòu)粉碎毀滅轉(zhuǎn)化為純能量熱能,形成熱能能量與引力熱平衡輻射釋放無窮熱能能量的白洞。現(xiàn)實(shí)宇宙中有著無窮神秘能量無比明亮的古老類星體就黑洞質(zhì)量引力溫度壓力達(dá)到物質(zhì)最微小的普朗克粒子粉碎毀滅轉(zhuǎn)化為純能量熱能能量的白洞。

      用戶曹建軍

      密度有極限嗎:密度無極限的!

      Severus96wang

      人類現(xiàn)在所能觀察到的物質(zhì)都是由原子構(gòu)成,學(xué)過中學(xué)物理的人都知道,原子中的絕大部分質(zhì)量都在原子核,但是原子核的體積卻非常小,原子核由質(zhì)子和中子組成,質(zhì)子和中子之間有強(qiáng)相互作用力約束。

      需要說明的是,就人類觀察到的物質(zhì),還都是由原子構(gòu)成的,密度越大,也就意味著原子之間挨得足夠近,但是原子的距離不可能無限的壓縮,因?yàn)榭康迷浇?,原子核之間的庫倫力就越大,因?yàn)樵雍硕际菐ж?fù)電的,如果原子核都比較小,那么兩個(gè)原子核如果靠得太近,強(qiáng)相互作用力大于庫侖力,原子核合二為一還可以發(fā)生聚變,但這也是有極限的,自然界中能發(fā)現(xiàn)的最大的元素是鈾,它的密度自不用說,貧鈾彈可不是開玩笑的,原子核尺寸再大,相互作用力就會急劇減小,發(fā)生核裂變,所以原子構(gòu)成的物質(zhì)是有密度極限的。

      根據(jù)高中物理知識,質(zhì)子和中子又分別由頂夸克底夸克組成,頂夸克的色核相當(dāng)于電荷,可以產(chǎn)生強(qiáng)相互作用力,所以在理論上,如果存在有大量夸克直接組成的物質(zhì)(有人稱之為強(qiáng)子,即強(qiáng)相互作用力直接構(gòu)成的粒子),也就是一個(gè)大的中子或質(zhì)子,這個(gè)物質(zhì)的內(nèi)部,強(qiáng)相互作用力和庫侖力平衡,那這個(gè)物質(zhì)的密度就是人類已知的極限。

      因?yàn)橄依碚摰侥壳盀橹惯€只是一個(gè)假說,夸克已經(jīng)被證實(shí)是存在的,但是所謂的強(qiáng)子物質(zhì)到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn),黑洞觀察也還是比較有限,在還沒有發(fā)現(xiàn)強(qiáng)子物質(zhì)之前,還是保守的認(rèn)為密度是有極限的吧。

      三個(gè)科學(xué)

      密度沒有極限,因?yàn)槲矬w的最小結(jié)構(gòu),可能是0維的,所以不占有空間,可以無限疊加。

      因?yàn)檫@里有一個(gè)悖論,如果組成我們世界的最小物質(zhì)是三維的,那么它肯定有長寬高,因?yàn)橹挥杏辛碎L寬高才是三維的物體。

      有了長寬高,這個(gè)物體就會有表面和內(nèi)部,也就肯定會有內(nèi)部結(jié)構(gòu),內(nèi)部包含物質(zhì),只要包含物質(zhì)就肯定可以再分。

      理論上來說,不可再分的三維物體是不存在的。

      如果物質(zhì)有最小的三維結(jié)構(gòu),那么密度就有極限,最小三維結(jié)構(gòu)物體的密度就是我們宇宙密度的極限。

      目前已知密度最大的物體為黑洞。星球也是由原子組成的,當(dāng)星球的質(zhì)量足夠大以后,內(nèi)部引力就會很大,當(dāng)引力足以把星球上原子外側(cè)的電子壓入原子核以后,這顆星球就變成了中子星。中子星的密度為8^14到8^15克每立方厘米。

      中子星質(zhì)量增大,再坍縮會成夸克星,夸克星的密度比中子星大幾十倍。

      再進(jìn)一步會成為黑洞,黑洞的密度現(xiàn)在還沒有理論可以確定,不過比夸克星大很多倍。

      目前已知最大密度的物體是宇宙大爆炸的奇點(diǎn),體積無限小,質(zhì)量無限大,所以密度為無限大。

      目前的理論還解釋不了奇點(diǎn)的存在,但是有理論顯示,物質(zhì)的最小構(gòu)成,維度為0。沒有長寬高,可以無限多的物質(zhì)壓縮在一起。

      而宇宙的基本粒子,都是由0維的最小結(jié)構(gòu)相互作用生成的。

      所以密度沒有極限,可以無窮大。

      癲濟(jì)讀書

      你的問題很有深度,不僅挑戰(zhàn)了現(xiàn)代科學(xué),而且挑戰(zhàn)了人類的哲學(xué)思維。密度有極限嗎?嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母嬖V你,沒有人知道!提到密度的極限,不得不說黑洞,這是人類發(fā)現(xiàn)的密度最大的天體。

      黑洞,不得不談史瓦西半徑。按照廣義相對論場方程式解得的史瓦西半徑,隨著向點(diǎn)狀引力源的趨近,時(shí)空幾何出現(xiàn)奇異行為。更驚奇的是,奇異性在臨界距離 r=2GM/c^2 處開始出現(xiàn),這里M是中心星的質(zhì)量,G是牛頓的萬有引力常數(shù),c是光速(以下將這個(gè)公式簡化為r=2M),這個(gè)臨界距離與引力質(zhì)量成正比,對太陽質(zhì)量是3公里,對100萬倍太陽質(zhì)量是300萬公里,對地球則是1厘米(9mm)。這個(gè)距離就叫做史瓦西半徑,它不是別的,正是按照牛頓方式計(jì)算的表面逃逸速度達(dá)到光速的星體尺度。

      按照史瓦西解,在臨界半徑r=2M以內(nèi),空間和時(shí)間都喪失了自己的特征。在這個(gè)半徑以內(nèi)用以測量距離和時(shí)間的規(guī)則都失效了,時(shí)間變成0,而距離趨于無限。

      根據(jù)史瓦西半徑,如果一個(gè)重力天體的半徑小于史瓦西半徑,天體將會發(fā)生坍塌。在這個(gè)半徑以下的天體,其間的時(shí)空彎曲得如此厲害,以至于其發(fā)射的所有射線,無論是來自什么方向的,都將被吸引入這個(gè)天體的中心。因?yàn)橄鄬φ撝赋鋈魏挝镔|(zhì)都不可能超越光速,在史瓦西半徑以下的天體的任何物質(zhì)——包括重力天體的組成物質(zhì)——都將塌陷于中心部分。一個(gè)有理論上無限密度組成的點(diǎn)組成重力奇點(diǎn)。

      今年的黑洞照片,直接證實(shí)了黑洞這種天體確實(shí)存在。但目前人類還不能深入研究黑洞內(nèi)部,黑洞內(nèi)部理論上是密度無限的奇點(diǎn),那么,如果宇宙是奇點(diǎn)大爆炸產(chǎn)生的,說明密度有極限,當(dāng)奇點(diǎn)密度達(dá)到一定極限才會爆炸,要不黑洞不是早爆炸了嗎?

      綜上所述,我認(rèn)為人類談密度有無極限,為時(shí)尚早。等人類把黑洞研究透了,答案自然而然的就知道了。

      908813688

      不對的,在量子力學(xué)里無限大和小都沒有意義,溫度門的最低最0K(-273.15)及宇宙中最高的溫度,這也就是傳說中的普朗克溫度,大概是 1.416833(85)×10^32 K,。

      密度也有最上限,大到一定就將物質(zhì)轉(zhuǎn)成了純能量了,也就是宇宙大爆炸時(shí)的將所有的物質(zhì)變?yōu)橐粋€(gè)小點(diǎn)的純能量,再大在這個(gè)宇宙中就沒有意義的,物質(zhì)最小也只能小到普朗克長度,它大致等于1.6x10的-35次方米。

      美術(shù)家1

      隨著宇宙起源之謎的解開,物質(zhì)密度也會有答案。,,,物質(zhì)不滅定律應(yīng)該重寫,,,。相對論也不是萬能理論。,,,宇宙起源于暗能量,暗能量起源于宇宙常態(tài),宇宙常態(tài)就是宇宙溫度(極低溫),宇宙極冷的溫度凝聚了宇宙空間,宇宙空間的坍縮形成了暗能量,暗能量的出現(xiàn)產(chǎn)生出能量聚集,最后形成奇點(diǎn),暗能量開始反彈極速膨脹(宇宙大爆炸),這就是宇宙起源,,,

      用戶肖老師xys

      蜜度是表征物體物理特性的量之一。單位體積內(nèi)物體所含物質(zhì)的質(zhì)量,叫做這種物質(zhì)的密度[p=m/v]。

      從數(shù)學(xué)計(jì)算的角度認(rèn)識密度,密度的最小值趨近于零,最大值則可以為無窮大。但是,這種計(jì)算脫離了物理定義的本質(zhì),其結(jié)論當(dāng)然是毫無明確物理意義的。

      密度是物質(zhì)本身所固有的一種特性,不同物質(zhì)的物體密度一般不同,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,各種物質(zhì)的密度是一個(gè)定值。

      自然界(地球上)中,氫氣的密度值最小,鋨的密度最大。隨著人工合成元素的延伸,密度的最大值屢創(chuàng)新高。但是,個(gè)人認(rèn)為:密度的最大值一定存在某個(gè)臨界點(diǎn),而不是沒有極限的存在!

      天體間存在的萬有引力及天體運(yùn)行規(guī)律告訴大家:整個(gè)宇宙存在于無數(shù)次相對的動態(tài)平衡之中。

      在每一次發(fā)生相對動態(tài)平衡變換時(shí),總會誕生新物體新物質(zhì)新密度。例如:白矮星.紅矮星(預(yù)測).中子星.夸克星(猜想).黑洞等。這些星體所對應(yīng)的蜜度非常大,且不斷增加。但是,絕對不可能是無限大。

      宇宙是無時(shí)空界線的。總是在無窮次平衡周期中無限平衡下去。如果物質(zhì)蜜度能無限大,就意味著某一平衡打破后無法形成新的平衡。換句話說意味著宇宙會消失。很顯然,這是根本不成立的。

      蜜度的最大值是有限的,這個(gè)有限值的臨界點(diǎn)是多少?有待于未來科學(xué)家給出答案。

      謝謝大家的閱讀.點(diǎn)贊.關(guān)注!

      光量子宇宙

      宇宙中的所有物質(zhì)的密度都是有教限的。

      牛人是我們

      一個(gè)普朗克尺寸的黑洞擁有普朗克質(zhì)量。這就是宇宙中的最大密度。具體我沒算,非常大估計(jì)也就是整個(gè)地球壓縮成原子,也達(dá)不到這個(gè)密度。

      晴之黎明

      應(yīng)該是存在某種極限的,類似于某種臨界狀態(tài)。

      我們可能很多都受奇點(diǎn)這一概念的影響,認(rèn)為也應(yīng)該會存在有像奇點(diǎn)這樣,質(zhì)量密度無限大,體積無限小的概念。

      但這畢竟是理論上的概念,但我覺得這不可能存在。我們仔細(xì)觀察一下這個(gè)概念就可以發(fā)現(xiàn),這代表的是一種單向性發(fā)展。即質(zhì)量只是單方向聚集,質(zhì)量空間也單方向縮小。

      這個(gè)與我們的現(xiàn)實(shí)觀察是不一致的,因?yàn)槲覀冎烙辛陀蟹醋饔昧?,力不可能單向無限發(fā)展,它必然有反作用力相制衡而趨于某種平衡。而奇點(diǎn)理論是否定制衡而能單向直線發(fā)展的一種概念,這就像光有作用力而沒有反作用力一樣奇怪。

      從物質(zhì)角度來看,在有物質(zhì)存在的條件下,施加于物質(zhì)的力必然有反作用力,要否定這點(diǎn)要先推翻牛頓定律。那么單向發(fā)展的力存在就成為難題。所以向著密度無限大體積無限小的方向發(fā)展則成為理論上的不可能。

      但是奇點(diǎn)也可以從概念的另外一個(gè)方向解讀,比如無限的概念,我們不能僅作為無限大和無限小來理解,也可以作為無法利用計(jì)量概念來描述理解,即無量。

      因此密度無限大,空間無限小的奇點(diǎn)。也可以認(rèn)為是質(zhì)量密度無法計(jì)量,空間大小也無法計(jì)量,也即是無量的存在。那么這樣無量的存在,究竟存在嗎?

      其實(shí)無處不在,我們看看我們周圍——虛空即是。

      虛空如何量化?是有量還是無量?

      所以物質(zhì)密度的極限一定是某種虛空化,而不可能在保持物質(zhì)形態(tài)下,單向增長下去。

      小宇堂

      密度應(yīng)該是沒有極限的。典型的例子就是黑洞,此外還有就是宇宙大爆炸前的奇點(diǎn)。

      密度是否有極限這聯(lián)系到物質(zhì)的本質(zhì)。如果物質(zhì)并不是不可疊加的,那么密度就應(yīng)該沒有極限。我們做這個(gè)判斷,是建立在相對論質(zhì)能本質(zhì)一體性的基礎(chǔ)上,也就是愛因斯坦質(zhì)能方程所指出的,質(zhì)量與能量的統(tǒng)一性。


      雖然宇宙大爆炸的奇點(diǎn)和黑洞的奇點(diǎn)都只是一個(gè)理論的模型,但它至少為我們解釋了密度的理論值可能是無限的——物質(zhì)可以無限地稀松,稀松到?jīng)]有能量的的純空間;而物質(zhì)可以無限地致密,致密到一個(gè)沒有體積的點(diǎn)。

      上圖:黑洞奇點(diǎn)就是一個(gè)理論上的密度極限


      密度的定義是質(zhì)量與體積的比值:

      如果用愛因斯坦的相對論的定義方式,那么質(zhì)量就是能量與體積的比值,公式把上面的公式中的m改為E(系統(tǒng)總能量)即可。

      即ρ=E/V


      上圖:密度定義的三角形(Density 密度,Mass 質(zhì)量,Volume 體積)


      因此如果密度達(dá)到上限,則可能是:

      • 系統(tǒng)總能量趨近無窮大——例如有質(zhì)量的物體趨近光速

      • 系統(tǒng)體積趨近無窮小——例如奇點(diǎn)


      如果密度達(dá)到下限,則可能是:

      • 系統(tǒng)總能量為0——例如真空;

      • 系統(tǒng)體積趨近于無窮大——例如宇宙在未來加速無限膨脹形成的“熱寂”。


      從理論上,上面的各種極限可能都是可以無窮趨近的。雖說無法最終達(dá)到。


      上圖:宇宙大爆炸的奇點(diǎn)也是一個(gè)密度極限的理論假設(shè)


      密度的本質(zhì)最終被等同于能量的密度,相對論質(zhì)能方程對于質(zhì)能本質(zhì)的解釋充分說明了這一點(diǎn)。因?yàn)槌休d能量的物質(zhì)形式不再存在著泡利不相容的問題,所以能量可以在同一位置無限疊加,雖然這中間存在著能量之間的交互和對時(shí)空度規(guī)的壓力,而且更受到熱力學(xué)第二定律的時(shí)間箭頭的強(qiáng)制(熵增定律是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)性定律,是觀察所得,這可能與我們宇宙的特性有關(guān),這里無法進(jìn)一步探討),但密度趨近無限的理論可行性是存在的。

      永動機(jī)45

      密度當(dāng)然是有極限的,要不然物質(zhì)就沒有質(zhì)量守恒規(guī)律了,一定質(zhì)量的實(shí)體具有一定的體積,如果物質(zhì)可以無限壓縮,物質(zhì)的體積哪里去了?

      上帝方程

      有的。

      按照現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)模型理論,質(zhì)量是夸克共同作用的結(jié)果(上帝粒子的作用)。

      當(dāng)密度大到一定程度,連夸克都簡并的時(shí)候,質(zhì)量就沒法再形成了。所以,既然粒子的質(zhì)量增大受限,密度也就沒法無窮大。

      易境2

      最大密度的存在也就是最空的存在。

      因?yàn)槊芏戎敢环N物質(zhì)與其中空間存在的大小空隙的兩種并列存在現(xiàn)象,如果只有一種物質(zhì)單獨(dú)存在,那么這種物質(zhì)的密度則是最大的了!那么宇宙中什么樣的存在是單獨(dú)的?那就是“空”!是“氣”!真空中是沒有其他任何物質(zhì)與其并列存在的!

      是故最大的密度存在就是我們民族傳統(tǒng)文化中的精髓~氣!

      黑色為氣之聚,因此黑洞就是密度最大的氣存在的表象。為密度的極限!


      宇宙的心臟在跳動

      謝謝邀請!萬有引力與運(yùn)動是一對平衡,核引力與電子運(yùn)動也是一對平衡。萬有引力常數(shù)很小,運(yùn)動的極限是光速,光速常數(shù)很大,意味著離心現(xiàn)象很嚴(yán)重,它造成宇宙乃至星系恒星系等都是空的平均密度非常小。

      這些物質(zhì)一旦接觸,靜止不動了,距離很小,幾乎為零,萬有引力常數(shù)很小,由于兩個(gè)物體之間的距離接近于零,萬有引力反而很大,這樣,物體的密度就越來越大,但是電子運(yùn)動速度很高,照樣產(chǎn)生離心現(xiàn)象,帶正電荷的質(zhì)子與帶負(fù)電的電子之間的引力充當(dāng)了向心力,這對平衡力使原子內(nèi)部很空,所以,原子很大,原子核很小,原子內(nèi)部很空,當(dāng)物質(zhì)之間的距離接近于零的時(shí)候,萬有引力迅速增加,就會擠壓原子的外層電子,電子受到擠壓,物質(zhì)密度增加,當(dāng)這種擠壓達(dá)到一定程度的時(shí)候物質(zhì)之間的質(zhì)子就會產(chǎn)生斥力,密度不再增加,保持平衡 。隨著物質(zhì)質(zhì)量的進(jìn)一步增加,萬有引力就能夠大大壓縮物質(zhì)體積,密度增加。當(dāng)密度增加,壓強(qiáng)增大,熱運(yùn)動越來越劇烈,抵擋密度增加,聚合分解,密度增加,密度減少,融合更大的物質(zhì),當(dāng)達(dá)到恒星級別的物質(zhì)數(shù)量,核聚變爆發(fā),物質(zhì)膨脹,密度不增反降,有的物質(zhì)聚塊遠(yuǎn)超恒星,自身的壓力碾碎了物質(zhì)原子的電子,使原子的內(nèi)部空間化為烏有,整個(gè)星星就是以中子為基本單位的中子星,質(zhì)量再大了幾十萬倍,那就是連光也出不來的黑洞,當(dāng)整個(gè)宇宙物質(zhì)完全合并聚合成唯一天體時(shí),他就是宇宙黑洞。密度大大增加。



      2012寒江雪

      宇宙的密度極限就是大爆炸之初

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