黑洞，是宇宙中最神秘最詭異的天體。

當我們談及黑洞的密度無限大時，實際上指的是黑洞中心的奇點。如今，人們對黑洞的認知通常將黑洞的史瓦西半徑涵蓋在內。

黑洞的奇點體積無窮小，與之相對的是，史瓦西半徑卻具有一定的尺度，并且這個半徑與黑洞的質量成正比關系，質量越大，史瓦西半徑也就越大。

其計算公式為：R = 2GM/C2 。在這個公式里，R 代表史瓦西半徑，G 是引力常數，數值為 6.67x10^-11N?m2/kg2 ，M 表示黑洞的質量，C 則是光速。

然而，黑洞的所有質量都集中于奇點之上。由于奇點的體積無限小，小到超出了我們人類現有的認知范疇。

哪怕一個黑洞的質量僅有 1 克，因其體積無限小而無法準確測算密度，從這個意義上來說，它的密度也是無限大的。在如此極端微小的體積中，我們所熟知的任何元素都難以存在。畢竟，我們認知中的物質以及元素，都是由原子構成的。

人類目前能夠認知的最小尺度是普朗克尺度，其大小為 1.6×10^-35 米。

作為對比，電子的直徑約為 10^-15 米，普朗克尺度相較于電子直徑，足足小了 20 個數量級，也就是小了 1 萬億億倍。根據量子力學的觀點，小于普朗克尺度的世界對于我們當前所處的世界而言，不具備任何實際意義。

而黑洞的奇點比普朗克尺度還要小得多，小到難以想象的程度。并且，黑洞的全部質量都集中于這個奇點之中，這樣的物質狀態，以現有的任何理論都難以進行準確描述。

事實上，當物質發展到白矮星階段，其構成就已經不再是我們所熟悉的常規元素了。

白矮星被認為是太陽這類恒星的最終歸宿。

一般而言，質量在 0.5 倍至 8 倍太陽質量之間的恒星，在走向死亡后，會留下一顆白矮星，因此可以說白矮星是這類恒星的殘骸。

白矮星上的物質呈現出極高的致密狀態，原子被強大的壓力壓扁甚至壓破，部分核外電子脫離原子束縛，成為自由電子，但原子的基本形態仍大致得以保留。

此時，物質依靠電子簡并壓來支撐引力所產生的壓力，故而這種物質狀態又被稱作電子簡并態物質。那么，什么是電子簡并壓呢？

根據泡利不相容原理，在由費米子組成的系統中，不可能存在兩個或兩個以上的粒子處于完全相同的狀態?；诖?，電子之間會形成一種相互排斥的壓差，正是這種壓差支撐著物質不至于繼續坍縮。

白矮星物質的密度極高，每立方厘米可達 1 至 10 噸，顯然，這已經不再是我們所熟知的任何一種元素。這類由致密物質構成的星球，其引力極其強大，一旦有其他天體，諸如恒星、行星或者星際物質靠近，都會被它強大的引力拉扯、撕碎并吞噬。

隨著白矮星持續不斷地吞噬周邊天體物質，也就是發生吸積現象，當其質量達到錢德拉塞卡極限，即太陽質量的 1.44 倍時，電子簡并壓將無法承受自身巨大的壓力，于是物質會繼續坍縮。

在這個過程中，會引發劇烈的碳、氧核聚變反應，熱失控最終導致 la 超新星爆發。而白矮星爆發的結果，很有可能誕生一顆中子星。所以，錢德拉塞卡極限既是白矮星質量的上限，同時也是中子星質量的下限。

中子星所承受的壓力更為巨大，原子在這種壓力下被徹底壓垮壓碎，電子被強行壓入原子核，與質子中和形成中子。

如此一來，整個星球就如同一個巨大的中子核。中子星的體積非常小，質量在 1.44 倍太陽質量以上的中子星，半徑僅有 10 公里左右。因此，其物質的致密程度達到了令人驚嘆的地步，密度高達每立方厘米 10 億噸左右。這樣的物質，顯然已經不能再用我們所認知的常規元素概念來界定了。

中子星依靠中子簡并壓來支撐巨大的引力壓力，但存在一個奧本海默極限，當質量達到約 3 個太陽質量時，中子簡并壓也將無法承受，天體必然會坍縮成一個黑洞。

不過，恒星形成中子星或黑洞并非一定要按照白矮星 - 中子星 - 黑洞這樣的順序逐步轉變。如果恒星質量足夠巨大，在其演化的晚期，有可能直接轉變為中子星或者黑洞。大質量恒星發生超新星大爆炸時，就可能直接生成中子星或黑洞。

一般認為，質量在 8 倍以上太陽質量的恒星，在經歷超新星大爆發后，會留下一顆中子星；而質量在 30 至 40 倍太陽質量以上的恒星，在大爆炸后則會形成一個黑洞。

從這些天體演化過程中我們可以發現，超新星大爆炸會將恒星的絕大部分物質通過爆發拋散到太空中，最終留下的核心部分非常小。

例如，中子星的質量一般在 3 倍太陽質量以下，而一個質量為 40 倍太陽質量的恒星，在形成黑洞后，其質量通常僅為 4 倍左右太陽質量。甚至有些特別巨大的恒星，由于其中心溫度過高，會產生大量的反物質，在大爆炸后會徹底消失，什么也不會留下。

大質量恒星在演化的末期，都會經歷從氫核聚變開始的一系列核聚變過程，隨著核聚變的進行，元素也按照元素周期表從輕到重不斷升級，每一次升級都需要更高的溫度和壓力。

然而，當核聚變進行到鐵元素時，就遇到了無法逾越的障礙。這是因為鐵元素是自然界中最為穩定的元素，無論是核裂變還是核聚變，鐵元素都不會自發地產生能量并形成鏈式反應，相反，對鐵元素進行核反應還需要消耗大量的能量。

而在恒星演化的后期，已經沒有足夠的能量來激發鐵核聚變。于是，大質量恒星核心的核聚變進程就此停滯。

在恒星處于主序星階段時，恒星的穩定依靠的是中心核聚變產生的輻射壓來對抗恒星自身質量所產生的引力壓。

一旦核聚變停止，失去了輻射壓的支撐，恒星的引力壓便會導致物質急劇向核心坍縮，進而引發核心崩潰，熱核失控，最終釋放出巨大的能量，這就是超新星爆發。

超新星爆發的結果，會根據中心留下致密天體的質量差異，形成一顆中子星或者一個黑洞。有人或許會問，超新星爆發前恒星中心的鐵核去向如何？

實際上，在超新星爆發時，鐵核也會被炸得粉碎。超新星爆發所釋放的能量極為巨大，一顆超新星爆發所釋放的能量，至少相當于太陽在其 100 億年壽命中輻射能量的總和。

例如，2015 年發現的 ASASSN - 15lh 超新星爆發，是迄今為止人類觀測到的最為強烈的超新星爆發，其瞬間亮度達到了太陽的 5700 億倍。超新星爆發時的溫度更是高得驚人，可達 100 至 1000 億度。

在如此巨大的能量以及高溫高壓環境下，物質會發生極為復雜的變化。原本穩定的鐵核也不例外，會在瞬間聚變成更重的元素。

在宇宙誕生的初期，宇宙中僅存在氫、氦、鋰等輕元素。

正是恒星的核聚變以及超新星大爆炸，使得宇宙中的元素種類逐漸豐富起來，不過這些新產生的元素總量在宇宙物質中所占比例不到 1%。

如今，在宇宙中人類已經發現了 118 種元素，其中所有的重元素，追根溯源，都是通過恒星的核聚變以及超新星大爆炸產生的。然而，這些元素與極端天體中的物質狀態相比，有著天壤之別。

在人類已知的 118 種元素中，密度最大的元素是金屬鋨，其密度為每立方厘米 22.8 克。與之相比，白矮星物質的密度每立方厘米可達 10 噸左右，而中子星物質的密度更是驚人，每立方厘米高達 10 億噸！這種密度上的巨大差異，充分顯示出常規元素與極端天體物質的本質區別。

劉慈欣在小說《三體》中所描述的三體人派出的 “水滴”，其密度就相當于中子星密度，因而表面光滑無比，幾乎難以有一個原子能夠隆起。

盡管我們目前無法直接觀測到這類物質，但它們仍處于我們的理論認知范圍之內。

而黑洞的奇點，其物質狀態已經遠遠超出了中子被壓碎這種程度的理解范疇，它的存在已經超脫了我們現有的時空和認知，是一種超時空的神秘存在，人類目前還難以窺探其中的奧秘。

綜上所述，黑洞的構成物質已經完全超出了我們所認知的元素范疇。鐵元素在超新星爆發時所產生的高溫高壓環境下，能夠聚變成更重的元素。但需要注意的是，用 “塌縮” 來描述鐵元素在這一過程中的變化并不準確。