乒乓球大小白矮星相当于一百吨 量子物理解说
量子效应导致的力量无处不在， 然而在宏观条件下， 其波动性远远小于粒子特性， 所以量子效应可以忽略不计。 但是在一些特定宇宙环境下， 物质波动性表现大于粒子性质， 电子和中子这些微小粒子甚至支撑着宇宙中随处可见的致密星体， 而致密星体包括白矮星、中子星和黑洞。对于后者， 由于爱因斯坦广义相对论没有成功地进行量子化， 所以至今依然无法预知黑洞内部的物质结构。 虽然每一个粒子的量子波动压力很小， 但是大量的粒子汇聚在一起， 它们就可以形成保持致密星体平衡的支撑力量。 我们剖析一下白矮星和中子星的结构，就知道其“五脏六腑”的量子力学工作原理， 前者是太阳大小的恒星终结产物，而后者是大质量恒星（8个太阳以上）的产物。为了便于理解量子过程在宇宙环境下的展现， 我先从地球最近的恒星--太阳说起。
太阳的质量是地球的33万倍，如此巨大的物质产生的引力场异常强大，人在太阳表面的重量是地面的30倍。 可是， 太阳为什么没有塌缩下去？ 每天依然如故的稳定升起落下， 并为我们提供源源不断的光和热量， 这一直持续到50亿年后的命运终结之时。 那么， 人们不禁要问， 是什么力量支撑了太阳的星体结构？ 科学家经过研究发现， 太阳内部的温度高达1500万度， 远远高于其表面温度5500度。太阳富含氢元素，通过核反应释放出巨大的能量， 太阳中心的高温导致压力极强， 以此维持太阳的结构平衡， 抵制引力塌缩。
那么， 50亿年后， 当太阳的氢元素燃烧殆尽， 转化成氦原子，再进一步转化成更重的元素， 耗尽其所有能源，太阳最终坍缩成一颗白矮星， 其质量大约为0.6个太阳质量，而半径只有地球的大小。或者说， 太阳最终几乎收缩到地球的大小范围， 其密度之大难以想象。 举例来说， 乒乓球大小的白矮星物质相当于100吨的重量！ 那么，什么力量支撑着白矮星巍然屹立哪？
量子简并压力与白矮星
白矮星的内部核能源消耗殆尽， 是什么力量支撑白矮星稳定？ 首先， 白矮星表面重力约相当于地球表面的30万倍， 在如此巨大的压力之下，原子被压碎，电子将脱离原子核，成自由移动的电子。可以想象， 整个白矮星好比一个大原子， 自由电子气体将地占据每一个能量状态， 这是电子作为费米粒子遵守泡利不相容原理。 我们将这种状态叫做"电子简并态"，每个电子互相排斥，它们占据不同能态， 产生巨大排斥压力， 这种电子简并压力与白矮星强大的引力抗衡，支撑白矮星的结构稳定。虽然每个电子贡献的力量微薄， 但是1057个电子是如此巨大的天文数字， 它们一起顶住白矮星的塌缩。