導語
密度是物理學中重要的概念之一，它是用來描述物質緊密程度的物理量，可以幫助我們理解物質的特性以及宇宙中的各種現象。
在日常生活中，我們碰到密度這個概念最多的情境莫過於水了: 密度小於1克/立方厘米的物質浮在水面上，密度大於1克/立方厘米的物質則沉在水中，而水本身的密度就是1克/立方厘米。
然而密度並不僅僅用來解釋浮力和浮沉現象，它還深深嵌入物質的各種本質和宇宙的諸多奇特現象之中。
那麼毫無疑問，密度最大的物質可能大到什麼程度呢?
再密集的物質是否有實際應用價值?
一、密度的理解。
密度是一個簡單而又非常重要的物質屬性: 它是用來描述物質中質量和體積之間關係的物理量，通常用 ρ 表示。
物質的密度是單位體積中包含的質量，所以密度的單位可以用質量單位和長度單位結合表示。
國際單位制中，密度的單位制是千克/立方米，這個單位表示1立方米的物質中有1千克的質量。
這個量是非常有實際感受的: 一個人站在地上就約佔1千克，因此想像這樣一個人的體積的東西可以排滿整個人身，在生活中還是比較好理解的。
密度雖然簡單易懂，但不簡單的是探討密度的影響物體性質的有關問題。
物體之間的浮力較容易理解: 密度大的物體比密度小的物體容易沉下來，密度小的比密度大的容易浮上去。
但密度還和物質狀態變化、恆星演化等現象密切相關。
在物質狀態變化方面，密度極大的物質可以產生比普通物質更宏偉壯觀的現象。
這其中最有名的要數黑洞了。
黑洞是在恆星對燒盡了核心燃料坍塌形成的一個非常緊湊的物體，它的密度非常大，前面提到的1千克/立方米相對於黑洞來說就相當於「流水」，但是黑洞內部的空間已經不再遵循宏觀物理學的規律了，有些黑洞的密度甚至達到了無窮大。
這就是黑洞的典型特徵: 萬有引力作用無窮大。
由於萬有引力以太相對較高的密度比較顯著，因此，密度越大的物質形成黑洞的幾率就越大。
恆星演化方面，也是密度大小的表現。
像太陽這樣類似大小的恆星，經過整個生命周期形成模樣最終會變成白矮星，這就是「暮年」的狀態，會比較小的恆星，其他力的作用不足夠將物質壓縮在一起，導致沒有足夠的密度形成黑洞。
然而大的恆星就不同了。
像我們的鄰居—織女星，這樣的超大恆星最終走到了結果生命周期，產生超新星爆炸。
在這個過程中，超新星劇烈膨脹，最終引力完全壓制了擴張導致爆炸，就會重壓所有物質向內擠壓。
在這樣情況下，更多的物質就可以形成緊湊的物體形成黑洞。
黑洞是密度最大的物質，對物理學家來說是一個難得的研究對象。
由於黑洞內部的物質極其緊湊，導致黑洞有很強的引力作用，一旦東西掉進去就無法被拽出來了，對於黑洞內部究竟是什麼樣的，人類還沒有辦法通過實驗觀察到，對黑洞的研究尚處於探索階段。
二、密度最高的物質。
那麼在普通物質當中，密度最大的物質又是什麼呢?
毫無疑問是我們身邊所熟知的一種特殊金屬—鋨。
鋨是一種非常稀有的物質，它的密度非常大，大概比沈重金屬鉑還要稀有。
然而鋨的密度卻更大一些，可以達到22.59克/立方厘米。
這個大約1立方厘米的物質中包含着20克左右的質量，這一數量即使不是黑洞也絕對是挺壓破的物質了。
那麼如此密集的物質到底是什麼呢?
鋨是一種d型金屬，金屬在化學上可以被再分為s型和d型兩種，它們的穩定性和化學性質都是不同的。
s型的稀土金屬富勒烯系列有着特殊的輪廓結構，每種s型化合物的單位體積中僅有幾個金屬之間的化合物結合在一起，因此相對來說它們之間的化學鍵結合性比較低，這導致它們之間的空間間隙很大。
因此，s型金屬物質之間的密度就比較小。
但是兩種金屬之間的分佈又沒有那麼絕對: 除了大多數s型金屬，像鋁這樣的金屬的密度卻非常小，這是因為它的結晶結構中有着很多大的空間間隙，這些空間間隙可以容納相應的自由空間，使得整個物質的密度縮小。
在物理結構上，沒有空隙的金屬結構就會更加緊密，這種時候化學鍵之間的作用力也會更大。
像d型金屬中的鉑就是這樣的金屬，它是密度最大的d型金屬之一，和最密集的鋨之間的化學鍵結構緊密度非常高。
這種化學鍵結構的緊密體現在鋨的結晶結構上，它相對有着很大的結晶密度。
像鉑這種金屬的結構是扁平的，所以它的結晶面之間有着很大的間隙。
而鋨的結構則呈現出三維的球狀立方結構，所以結晶面之間有着更少的間隙。
因此，單位體積中包含的原子核數目可以更多，使得物質的密度更大。
這種稀有金屬的物質雖然密度大，對於我們的生活來說並沒有那麼多的直接用途，但是其在其他工業上卻有着不可或缺的作用，因此我們要珍惜。
三、鋨的應用價值。
鋨在很多方面有着重要的應用價值。
首先是電子技術。
由於鋨是一種電負度很高的金屬，所以它非常不活潑。
同時，由於其結晶密度高，所以金屬的電導率也非常高。
在電子產品中，金屬線路是非常重要的部分，是電子信息傳輸的橋樑，而鋨再這樣一個場景中就有着重要的作用。
其次是催化劑。
鋨是一種非常不活潑的金屬，它的硬度也非常大，所以它經常被用來做一些化學反應的催化劑。
在催化劑領域中，金屬往往扮演不可缺少的重要角色，因為金屬是一種大量存在並且有着非常巨大原子核的元素，所以它往往能為化學反應提供中心，加強化學反應的發生。
同時，金屬可以扮演催化劑，還有一個重要的原因就是很多金屬的電負度都非常高，所以它們和其他元素進行化學反應時，會釋放出很多的能量，這些能量就可以催化反應的發生。
鋨是其中的佼佼者，並且因為其結晶密度大，所以可以在單反應條件下催化乙炔氣分解，是一種重要的工業催化劑。
另外，由於鋨的金屬電導率高，也被應用在面板顯示領域: 在LED等燈陣中，鋨被用來做觸電等。
儘管對於大多數人來說，密度最大的物質只是一些少見而且不常用的稀有金屬，但是這個概念還是非常有意思的，尤其是和宇宙那些更奇特的環境各種密度形態作對比的時候，人們就會感嘆這個物質世界是多麼奇妙了。
結語
我們生活在一個物質世界中，而物質的組成起決定作用的就是素子，素子之間的互相作用決定了物質的性質，而這種作用最終表現出來的就是密度。
密度是一個非常有意思的物理學概念，不僅讓我們認識物質本質，還可以幫我們解釋許多世界中的現象，是我們認識這個完美世界的重要基礎。
