比钢硬100亿倍，宇宙“最硬”物质是什么？此“硬菜”来自中子星

硬度，是人类对材料的终极追求。因此，在人类历史上，从石器时代到青铜时代，最后到铁器时代，材料的硬度发生了变化。后来人类发现了坚硬的物质，比如钻石，鲁珀特的眼泪等等。迄今为止，人类发现的最坚硬的物质是carbyne。

卡炔结构

如果你对这些物质的硬度不满意，那就放眼宇宙，寻找比地球卡炔还硬的物质。这时候我们就会发现，地球上这些物质的硬度都是小弟。宇宙物质的硬度高的离谱，是地球物质的亿万倍。想象一下这些东西撞地球，地球承受得住吗？

这里最难的存在就是中子星的核面食。

中子星

中子星是宇宙中天体的名称，也是整个宇宙中中密度最高的恒星。

想象一下如果要把地球压缩到这个密度，地球的直径只有可怜的22米。如此致密的中子星是如何产生的？

中子星是大质量恒星死后的墓碑，在白矮星和黑洞之间，还有一颗概念星夸克星与黑洞。宇宙间没有什么是永恒的，再炽热的星辰也终有一天会消亡。以我们的太阳为例，它现在正处于全盛时期，处于主序星的时期，热量输出最稳定持续，经过约50亿个年，太阳将在氢的核聚变反应完成后，我们的太阳将进入中老年期。这时它的内部因为变成了氦而坍塌，最后变成红巨星，最后变成白矮星。

但宇宙中仍然存在质量远大于太阳的恒星。主序完成后，由于更大的内坍缩力，它们将形成红超巨星。因为坍缩太大，它会把自身外面的物质全部抛出，产生超新星爆炸。爆炸后剩下的大质量核心会有两个结局，一个是变成黑洞，一个是变成中子星。

一般来说，质量超过8个太阳的恒星会进入红超巨星到超新星爆炸形成中子星或黑洞。因为核心还保留着原有的能量，所以会以脉冲的形式放出，部分中子星会变成脉冲星。中子星密度高，主要原因是母星质量非常大，而坍缩后的核心体积相比之前非常小，从而造就了一颗大小的中子星物质方糖，质量为1亿吨。

这么高的密度，自然会产生宇宙中最坚硬的物质。

地球上最坚硬的物质

在远古时代，人类认为石头是最坚硬的物质，所以我们的祖先捡起地上的石头砸向我们追逐的猎物。果然，被石块击中的动物流血不止，严重的当场死亡。用石头击打猎物时，石头与石头相撞产生裂纹，裂纹的边缘非常锋利。

人类的祖先在搬石头的时候不小心割伤了手，于是他们发现石头受到冲击后会出现裂口，而且裂口很锋利，可以割肉。但是在制作这个工具的时候，需要找一块比较硬的石头作为敲击体。这是人类第一次比较自然界的硬度。

后来，人类发展了文明，学会了冶炼金属，获得了人类历史上第一个金属制品——青铜。人们发现，不管怎样，只要被青铜铸成的剑一斩，就会被劈成碎片。我们认为青铜是比岩石更硬的物质，因为用青铜制成的凿子可以用来开山凿石修路。

然后，人们发现了一种比青铜钢还硬的物质。战场上，钢剑破铜剑，宣告着新王者的到来。从那时起，人们就一直相信，钢几乎是人类曾经为自己寻找过的最坚硬的材料。但很快人们就发现，非金属材料的潜力超乎想象。

地球上已知最坚硬的物质是卡乃炔，是一种碳原子以三键的形式碳链，本质上是碳，但因为内部结构，造就了它超高的硬度。卡宾的硬度大约是钢的一百倍。碳给人的印象不是坚硬的物质，而是柔软的，可以燃烧取暖。但无论是金刚石还是后来的卡宾，都成为了地球上最坚硬的物质之一。

这是因为碳具有非常高的“可塑性”，可以形成各种化学键，这也是为什么它可以成为我们生活的基础。我们称自己为碳基生命，意思是我们的有机物是以碳原子为主链，以氢、氧、氮为添加剂的组合。

也就是说，地球上最硬的物质是由碳原子构成的。那么中子星上物质的主要成分是什么？

中子

中子星，顾名思义，是一颗主要由中子组成的行星。我们都知道，原子由原子核和外围电子组成，原子核由质子和中子.中子是不带电的粒子，其质量远小于质子。它们最初是在著名的卢瑟福用原子轰击金箔的实验中首次被发现的。

原本在一个原子中，质子，电子和中子互不干涉，维持着这个原子的所有运动然而，在中子星形成过程中，会发生超新星爆炸，导致原子的质子和电子被抛出。因为质子带正电，电子带负性，它们在宇宙中相互结合，而这种结合的产物就是中子。它们与母星破裂的原子核遗留下来的中子一起形成了一颗中子星。

中子是构成原子的三大粒子之一。它不带电荷，但特别容易进入原子核。如果

用它轰击原子核，就会诱发核反应，释放出巨大的能量。这就是人类研制的中子弹。四个中子组成一个粒子，称为“四中子”，或“零号元素”。这个粒子是不带电的，和其他中子是同位素。不过，这个“四中子”目前还没有明确的理论证明，它的出现似乎是一种意外。

因为中子不带电荷，所以它们不可能结合。它们既不会相互吸引，也不会相互排斥，保持独立，互不干涉。因此，四个中子几乎不可能结合成一个粒子。但科学家们认为，“四个中子”的出现可能是巧合，但如果是在中子星等条件非常复杂的太空中，它可能是存在的。因为超新星爆炸之后，原子的结构已经完全改变了，我们不能用普通的原子理论来看待中子星上的情况。

中子星里面有什么？

那么中子星上会以什么样的形式形成密度极高的中子星呢？

NucleiPasta

NuclearPasta听上去很美味，其实是一道“的硬菜”，的硬度是钢的100亿倍这个世界上有人可以咬这种意大利面。

中子星是宇宙中仅次于黑洞的引力存在，因此光可以从中子星周围逃逸，但逃逸路线会弯曲。因此，我们不可能降落在中子星上，巨大的引力会使上面有质量的物质全部坍缩。因此，科学家们只能通过计算机模拟得到模拟的中子星内部结构。电脑把模拟的中子星构图呈现在大家面前，所有人都惊呆了！

因为中子星巨大的引力，越往中子星里面走，它的结构就越像意大利面。超新星爆炸的巨大压力使中子和质子聚集在一起，形成球形原子核。中子和质子是原子核的组成部分，所以又叫核意大利面。

球形面团并不是核意面的唯一结构。越靠近内部，压缩越强。质子没有足够的电斥力来维持球形，球形核结构被压缩成长条状的意大利面。压缩继续升级，原子核变成片状意大利面。

这些“面食”形成了极其致密的中子星，自然成为宇宙中最坚硬的物质。这是中子星呈现给全宇宙的一道极其硬核的菜！但是这个“硬菜”有什么作用呢？难道只是用来“填饱”中子星的胃？当然不是，有些中子星会发出脉冲波，称为脉冲星。并不是每颗中子星都是脉冲星，只有自转周期很短的中子星才能产生脉冲星。而正是这些“意大利面”决定了这个周期。

天文学家发现脉冲星是由中子星释放能量造成的。从本质上讲，脉冲星的自转速度比普通中子星慢得多。但经过研究发现，目前已知的脉冲星中，没有一粒自转周期超过12秒的。这是因为脉冲星的分布不会很均匀，导致剩余的电子和质子在自转过程中产生磁场。

如果任由这个磁场加强，就会在脉冲星的两极产生电磁波，释放能量，减慢脉冲星的自转速度。然而，核面食结合了质子和中子，削弱了磁场。此时，虽然仍旧发射电磁波，但它保留了脉冲星的大量能量，继续保持着高速旋转。

另外，我们都知道，中子星的引力仅次于黑洞，如果不考虑概念星夸克星，它是宇宙中第二大引力。光可以从中子星周围逸出，但逸出路线是弯曲的，因为中子星附近的空间是扭曲的。扭曲的原因不仅是引力过大，还有，核意大利面会让中子星表面凹凸不平，会出现只有几厘米高的尖峰。就是这么一小块山，就足以扭曲旋转的中子星周围的空间。在弯曲空间中，中子星不断向外释放能量，形成引力波。

双中子星并合的引力波模型

也就是说，核意大利面极有可能是引力波发生的条件之一。引力波是爱因斯坦广义相对论中预言的一种物质，已经被人类证明存在，它来自于高速旋转的双脉冲星。

研究“面食”的意义

那么这些“面食”对我们来说意味着什么呢？当然不是吃，而是可以帮助我们实现星际穿越。

宇宙中有很多能量，但也有很多是人类无法利用的。核意大利面是人类通过电脑模拟出来的结构，在人体实验中偶然出现了“四中子”结构，这意味着未来人类可以模拟中子星的环境，创建核意大利面。中子星能量巨大，没有黑洞的危险。我们可以用它来为航天器提供能量。

此外，中子星周围扭曲的空间是曲率加速器和虫洞技术的基础。未来能不能接近光速，我们可以往这个方向努力。

虫洞（想象）

未来探索

谁能想到宇宙中存在着“意大利面条”状的物质结构，而这种物质也是宇宙中最坚硬的存在。

宇宙有140亿年的历史，直径有960亿光年。人类探索的范围只是极小的一部分。当然，人类在宇宙中进步的范围不会仅限于此。

时至今日，人类还没有扩展到太阳系之外，我们连自己太阳系的边界在哪里都没有弄清楚，更别说去中子星了。核面食似乎离我们很远。但是我们不能因为还没有到达中子星就放弃研究。也许有一天，核意大利面会像当年的“四中子”结构一样，不经意地出现在人类的研究中。哪怕只是瞥一眼，也足以说明人类科技的巨大进步。