強行「壓縮水」會發生什麼?壓縮到極限,或變成黑洞,將地球吞掉

2020-12-25 頭腦眼大設計

水能被壓縮嗎?在我們印象中,萬物皆可壓縮,但確實很少會見過壓縮液體的。其實,水只是難以壓縮,但是也不是完全不能壓縮。對此,有人真的做過相關的實驗,結果如何,讓我們一起來看看吧。

眾所周知,水是由水分子構成的,水分子則是由一個氧原子和兩個氫原子構成的。為了壓縮它,科學家選用金剛石對頂砧來壓縮水,這種設備儀器的強度常常可以高達幾十個GPa。

可以看到,1萬個大氣壓時,水的體積幾乎不會變。繼續增大壓力,水分子之間的距離會縮短,分子內部的共價鍵斷裂,從低密度狀態壓縮成了高密度的狀態。也就是說,持續地壓縮,水會被壓成「固體」,但是這個「固體」不同於我們常見的冰,而是密度要遠高於冰的固體。

繼續加壓到480萬個大氣壓,這個壓力已經超過了地球最中心的壓力,這個時候水會突然從黑色變得有光澤,核外電子變成金屬中的電子。2017年,美國哈佛大學西爾維拉團隊最終在465到495 GPa之間的壓力下製造出了金屬氫。那如果還能對水繼續加壓,會導致什麼後果呢?

科學家表示,如果能夠維持3000億個大氣壓的壓力,同時把水的溫度加熱到1500萬度,就會產生極其緩慢的核聚變。水的質量足夠大,完成可以變成一顆中子星。繼續增加壓力,中子星就會變成一顆可怕的黑洞,把地球給吞掉。當然,這是地球上的技術無法實現的。

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    那這和「壓縮水」有什麼關係呢?有空間可以壓縮麼?壓縮水分子的間距我們都知道,壓縮其實就是讓總體的體積縮小,這是從宏觀的角度來看的。如果從微觀視角來看,那就是分子間距的縮小。在實驗室當中,金剛石頂砧甚至可以做到幾十個GPa,而壓縮水的要求是1GPa~10GPa,所以,這在實驗室當中是完全做得到的。事實上,科學家也確實實現了這個操作,他們通過顯微鏡來觀測實驗,他們發現「壓縮水」的過程當中,水會出現類似於結冰的狀態,如果減小壓力,水就會恢復到原來的狀態。
  • 水可以被壓縮嗎?水被壓縮後會變成什麼樣?
    我們都知道水的結構是2個氫原子+1個氧原子,在化學上,水的化學式為H2O,既然提到了原子,我們就先從原子說起,原子是由原子核和核外電子組成的,原子99%的質量集中於原子核之上,不過,原子核卻非常小,我們可以簡單將原子比作一個「虛胖子」,原子核只佔據到極小的一部分。
  • 如果有一立方釐米的黑洞靠近地球,看看會發生什麼?
    如果一個一立方釐米的黑洞接近地球,會發生什麼? 首先我們來了解一下1立方釐米黑洞有多大。如果真是金星靠近地球的話,在距離地球8189公裡時到達洛希極限,金星就會被地球引潮力所撕碎而解體。 但這個黑洞的靠近,當然不會解體,被解體的只能是地球。當黑洞距離地球約5000千米時,相當於地球與金星相撞的威力,地球將翻江倒海,板塊崩潰,全球性地質災難爆發,地球所有物種已經萬劫不復。
  • 如果一個一立方釐米的黑洞接近地球,會發生什麼?如何看待黑洞?
    黑洞只是視界內引力的密度大,引力本身不會變大,太陽突然變成黑洞,八大行星也只會繼續正常運轉,不會向太陽墜落。 黑洞只是科學家通過計算理論上存在的天體,但是至今都沒有觀測到黑洞或證明黑洞的存在,所以文中所提的發現最小的黑洞質量是3.2個太陽質量上不嚴謹的,我們連銀河系中心的都還沒發現,因為銀心很亮,完全觀測不到所謂的黑洞。
  • 如果一個直徑5釐米的黑洞出現在地球,會發生什麼?
    正因為如此,即便是發射探測器,也沒有辦法去靠近他,即便靠近,也被吞噬了,所以說我們人類對黑洞的了解非常的少,對於黑洞到底是怎樣形成的?是沒有一個統一答案的。在宇宙當中存在著一些天然的黑洞,那麼在未來會不會有可能出現人造黑洞呢?在科技發展的未來,什麼事情都是有可能的,只不過我們目前的科技水平還達不到。
  • 水真的不可壓縮?如果將水一直壓縮會發生什麼?
    實驗證明水在3.98攝氏度時,水分子之間的距離最小,因此在3.98攝氏度時水的密度最大,如果將溫度降低或將壓強增高,水分子之間的氫鍵就會相連而變成結晶,也就是冰,這種狀態下水分子之間的距離反而會增大,相應的密度也會下降。這就是通常認為水不能壓縮的原因。現實中因為各種原因,水還是有一定的壓縮係數的,只是壓縮比率很小,通常可以忽略不計。
  • 如果給水施加極端高壓,會發生什麼?人類將因此毀滅!
    但壓縮水是一項十分艱難的任務,因為它涉及到了原子的內部結構,該任務必須在極為特殊的情況下才能完成。 在高壓下,液態水會發生什麼變化? 那麼需要什麼樣的條件才能成功地將水壓縮呢?接下來所列舉的一些數據有來自真實的實驗數據,也有來自科學家的計算。
  • 一立方釐米大小的中子星物質遇到地球會發生什麼?
    大質量恆星演化到生命後期,會經歷超新星爆炸,內核會形成緻密天體包括中子星和黑洞,實際上還有一種假想中的夸克星。中子星是什麼概念哪?就是在自身的巨大引力塌陷作用下,電子已經不那麼「自由」了,因為讓它自由的空間急劇縮小,電子甚至被壓進了原子核內,和帶正電的質子結合變成了中子,因此無論是什麼物質,最終的結果就是一堆密密麻麻的中子,因此說中子星的密度實際上就是原子核的密度,大約可以達到每立方釐米1-10億噸。按照這樣的密度,如果把地球壓縮成一顆中子星,那麼它最後的直徑僅僅20米左右。
  • 假如人類吃下一小勺黑洞會發生什麼?
    你不但會錯過即將到來的新年,就連喜歡的女孩子也不會再見到了。正當你猶豫不決的時候,一個好心的外星人決定助你一臂之力。它把一顆和地球一般大小的行星壓縮成了一個你可以一口吃掉的小型黑洞,並送到你面前。對這個小型黑洞來說,你的個頭大了點,所以它決定把你改造成一個比較容易吃的形狀。當你靠近這個超微型黑洞,在距離5米的時候,受到的黑洞引力是1/37地球引力。當距離縮短到3米的時候,受到的黑洞引力大概是1/13地球引力。當距離縮短到1米的時候,受到的黑洞引力大概是2/3地球引力。
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  • 計算的極限——黑洞計算機
    《銀河系漫遊指南》裡面提到地球是一臺用來計算的超級電腦。《三體》中的超級電腦是基於質子構造出的智子。那麼,假使未來真的有一臺達到理論計算極限的終極計算機,它到底會是什麼樣的?理論極限是一個很有趣的問題。當我們聚焦到某項具體的技術時,經常可以估算出它的理論極限。但是,考慮到未來會出現革命性的新技術,這種估計就很可能相當不準了。
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  • 地球體積收縮多少倍會變成黑洞?不用愛因斯坦的相對論一樣能計算
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  • 直徑1釐米的黑洞質量有多大,靠近地球會是一個什麼後果?
    有人提出一個問題:一個直徑為1釐米,質量為1噸的黑洞靠近地球會怎麼樣?這是一個對黑洞毫無概念的科盲題,本來實在不值一答,但不指出這個錯誤,就會誤導許多讀者,所以還是忍不住一說。黑洞本身的質量都集中在中心那個奇點上,本來是沒有體積的。但任何質量本身都有一個史瓦西半徑,所以黑洞大小實際上就是根據黑洞質量所形成的史瓦西半徑,又叫事件視界。人眼只能夠看到這個黑洞史瓦西半徑(事件視界半徑)外面的狀態,在事件視界內我們什麼也看不到。
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    ……這問題就比較複雜了,要看這個黑洞的初始速度和運動方向。如果初始速度小於第一宇宙速度,那麼不管它朝哪個方向運動,最終都會落向地心,然後在吸積過程中產生強烈輻射,在吃掉地心的同時地球將被融化 成一個圍繞黑洞旋轉的吸積盤,並將在漫長的時間裡被吞噬掉。
  • 1毫米大小黑洞來到地球毀滅過程會是怎樣的?
    那麼如果真有一顆1毫米微小黑洞落到地球上會怎樣呢?黑洞再小,也改不了它們好吃的本性。黑洞是極端天體,是天體食物鏈的頂端,黑洞通吃任何一切天體,因此再小的黑洞來到地球,地球只有被吃掉的後果。也就是說一個3397公裡半徑火星壓縮為0.9毫米半徑的球,就成了黑洞。如果是火星接近地球,當然會碰撞,也是驚天動地的。45億年前地球形成初期,就是因為一顆火星這樣大小的天體與地球發生了碰撞,撞歪了地球自轉軸,撞出了一個月亮。正是這一撞才給地球孕育生命創造了條件,這是題外話,在此不展開說。