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如果以日常生活中的經驗來談,水不能被壓縮,但從理論上來說,水以及世間萬物都是可以被壓縮的,只是需要的條件比較高罷了,在日常生活中根本創造不了這個條件,只有在實驗室專業的設備中才可以進行。
水分子結構H2O,這個大家都知道,由三個原子組成,原子之間由化學鍵連接,並呈現出一定的角度,具體的結構見下圖。
可以看到,水分子是具有空間結構的,我們很容易就能看出其中存在很大的間隙,這些間隙表明,只要外界的壓力足夠大,那麼水分子之間就會挨得越緊密,甚至化學鍵斷裂,原子擠壓在一起,更甚至是原子被擠壓到破裂。
在人類已知的海底最深處,馬裡亞納海溝11千米深,那裡的水壓相當於地表大氣壓的1100倍,可是海溝底部的水的密度只比表面水的密度高了5%而已,可見壓縮水是很難的。
難並不代表著不可以辦到,事實上只要外界壓力增加到一定程度,水可以被壓縮到很誇張的狀態。假設一個狀況,在室溫25℃下壓縮水,壓力達到1GPa以上就可以逐漸將水壓縮成冰塊了,也就是從液態被壓成了固態,其實這樣的表現不過是水分子間距變小了而已。
1GPa的壓力很難辦到,可是從宇宙中的情況來看,大天體通過自身的引力作用很容易就辦到了這點,比如在木星內部,氫被壓縮成了金屬態的氫,可以想像原本是氣體的氫被龐大到無法想像的壓力給壓縮成了「金屬」,這種事情也只有天體能辦到。
而宇宙中的中子星、黑洞更加誇張,中子星上的物質可以達到每立方釐米數億噸之巨,而黑洞呢,數十個、數百個、成千上萬個、億個太陽質量都能被擠壓到極其小的奇點上,通常認為奇點的密度是無限大的,不過,現在也有說法認為奇點的密度不是無限大,而是有限大,只不過現在的人類很難理解罷了。
所以,世間萬物皆可以被壓縮,就看來自外界的壓力有多大了,只要夠大,把整顆地球壓縮成9mm大小都是沒有問題的。
文/科學船塢