解讀恒星的死亡之旅，大質(zhì)量恒星是如何走向體積無(wú)限小的奇點(diǎn)的？

萬(wàn)有引力，偉大的物理學(xué)家牛頓在三百多年前就提出來(lái)了。你我之所以能安穩(wěn)地站在地球上，就是因?yàn)槿f(wàn)有引力的存在，否則你我早就不知道飛向哪里了。

但是，你有沒(méi)有深入思考過(guò)這樣的問(wèn)題：引力與質(zhì)量成正比，地球質(zhì)量很大，引力自然也很大，那么地球?yàn)槭裁礇](méi)有把自己壓扁呢？地球物質(zhì)為什么沒(méi)有在引力的作用下一直坍縮到核心呢？

你可能會(huì)認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題很無(wú)聊，但是對(duì)于科學(xué)家們來(lái)講，沒(méi)有任何問(wèn)題是無(wú)聊的，很多時(shí)候，他們就是在一些看似無(wú)聊的問(wèn)題中發(fā)現(xiàn)了宇宙奧秘。

那么，地球?yàn)槭裁礇](méi)有一直坍縮到核心呢？因?yàn)榈厍蛸|(zhì)量還不夠大，引力不夠大。讓我們先從我們的太陽(yáng)說(shuō)起。

太陽(yáng)的質(zhì)量在太陽(yáng)系擁有絕對(duì)的統(tǒng)治力，占了整個(gè)太陽(yáng)系質(zhì)量的99.86%，質(zhì)量達(dá)到地球質(zhì)量的33萬(wàn)倍。

如此大的質(zhì)量，太陽(yáng)為什么沒(méi)有坍縮到核心呢？當(dāng)然你也可以說(shuō)質(zhì)量也不夠大，不過(guò)主要原因還在于兩種力量達(dá)到了近乎完美的平衡，這兩種力量分別是：核聚變產(chǎn)生的外推力，還有太陽(yáng)自身的引力。

引力試圖把太陽(yáng)物質(zhì)拉拽到核心，而核聚變產(chǎn)生的力量不斷把太陽(yáng)物質(zhì)向外推，在彼此較量的過(guò)程中，這兩種力量達(dá)成“妥協(xié)”，保持了非常微妙的平衡。

正是在這種平衡狀態(tài)下，太陽(yáng)才可以一直燃燒數(shù)十億年之久。

但是，隨著太陽(yáng)氫燃料的不斷減少，這種微妙的平衡也會(huì)被慢慢打破。如今太陽(yáng)每秒消耗大約400萬(wàn)噸氫，這個(gè)質(zhì)量看起來(lái)很大，但與太陽(yáng)質(zhì)量相比，仍舊是九牛一毛。不過(guò)時(shí)間會(huì)改變一切，最終氫燃料也會(huì)耗盡。

科學(xué)家們估算結(jié)果表明，我們的太陽(yáng)在大約50億年之后，就會(huì)因?yàn)闅淙剂虾谋M而走向死亡。不過(guò)，太陽(yáng)的死亡過(guò)程并不是瞬間完成的，而是一個(gè)相當(dāng)漫長(zhǎng)的過(guò)程。

在氫燃料不斷減少的過(guò)程中，萬(wàn)有引力在與核聚變對(duì)抗的過(guò)程中會(huì)逐漸占據(jù)上風(fēng)。氫燃料耗盡之后，氦還會(huì)繼續(xù)聚變下去，接著是碳，氧。不過(guò)太陽(yáng)核心的核聚變并不能一直聚變下去，因?yàn)樘?yáng)質(zhì)量相對(duì)來(lái)說(shuō)還比較小，聚變到氧就戛然而止了。

在這個(gè)過(guò)程中，太陽(yáng)首先會(huì)逐漸膨脹為紅巨星，體積急劇膨脹，能達(dá)到如今太陽(yáng)的1000倍以上，直接膨脹到水星和金星軌道把兩者完全吞噬。

漫長(zhǎng)時(shí)間之后，紅巨星的強(qiáng)度會(huì)逐漸下降，最終只剩下致密的內(nèi)核，演變?yōu)橐活w白矮星。太陽(yáng)演變成的白矮星大小只相當(dāng)于地球大小，仍舊會(huì)發(fā)出微弱的光芒。

白矮星密度很大，每立方米能達(dá)到100萬(wàn)噸左右。如此大的密度，為什么白矮星沒(méi)有繼續(xù)向內(nèi)坍縮呢？

因?yàn)橘|(zhì)量還不夠大，還沒(méi)有達(dá)到“錢德拉塞卡極限”。我們的太陽(yáng)相對(duì)來(lái)講屬于質(zhì)量較小的恒星。如果恒星質(zhì)量達(dá)到1.4倍太陽(yáng)質(zhì)量或者以上，引力如此之大，即便是原子外層的電子也會(huì)在引力作用下被壓縮到原子核上，這其實(shí)就是“電子簡(jiǎn)并”。

而由于泡利不相容原理，兩個(gè)微觀粒子不能位于相同的量子態(tài)，所以電子之間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的斥力，被稱為“電子簡(jiǎn)并壓”，用于對(duì)抗恒星強(qiáng)大的引力。

不過(guò)一旦恒星質(zhì)量達(dá)到1.4倍太陽(yáng)質(zhì)量，電子簡(jiǎn)并壓也對(duì)抗不了引力，電子就會(huì)被硬生生地壓縮到原子核上，與質(zhì)子結(jié)合，形成中子，這也是中子星的由來(lái)。而1.4倍太陽(yáng)質(zhì)量就是錢德拉塞卡極限。

中子星密度更是高得驚人，每立方厘米就可以達(dá)到上億噸！

如果恒星質(zhì)量變得更大，來(lái)到太陽(yáng)質(zhì)量的3倍以上，這個(gè)質(zhì)量就是“奧本海默”極限，這種大質(zhì)量恒星死亡之后會(huì)無(wú)限向內(nèi)坍縮，最終就會(huì)坍縮為宇宙中最恐怖的天體，黑洞！

黑洞的密度是多少呢？不知道，或者說(shuō)無(wú)窮大。但是，物理學(xué)向來(lái)是描述具體有限的事物，無(wú)窮顯然已經(jīng)脫離了科學(xué)范疇。

如今科學(xué)對(duì)黑洞的描述是這樣的，大質(zhì)量恒星死亡之后的物質(zhì)都被壓縮到一個(gè)體積無(wú)限小的奇點(diǎn)，黑洞其實(shí)就是奇點(diǎn)。體積無(wú)限小，密度自然就無(wú)限大了。而平時(shí)我們所說(shuō)的黑洞體積，其實(shí)指的是黑洞事件視界的體積大小。

也就是說(shuō)，如今我們已知的大自然法則在奇點(diǎn)面前全部失效。說(shuō)白了，黑洞就是脫離宇宙時(shí)空的存在，這也是為什么科學(xué)家們堅(jiān)信黑洞很可能暗藏著宇宙終極奧秘，甚至是宇宙的本原！