水可以被壓縮嗎?相信很多人第一個反應都是搖頭的。畢竟,「液體不能被壓縮」這個概念深入人心,不過,這不過是一個為了簡化計算而確立的概念,從事實的角度出發,水其實是可以被壓縮的,而且任何的液體都可以被壓縮,只需要施加壓力就可以改變它的體積,只不過,壓縮後的液體改變是非常小的,小到可以忽略不計,所以,科學家們才會為了簡化計算,表示「液體不能被壓縮」。
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。
那麼,原子絕大部分的體積去了哪裡呢?科學家表示,都被電子云所佔據了,因此,原子的內部非常的空曠,理論上來說,壓縮原子體積是可行的,因為只需要壓縮電子云,留下原子核就可以。
只要壓力足夠大,任何物質其實都可以被壓縮,在宇宙中,壓縮的現象非常普遍。就拿我們最熟悉的天體之一——恆星來說,我們都知道,恆星誕生開始不斷地進行核聚變,等待內部的燃料逐漸燃燒殆盡,恆星的壽命也會走向終結,不過,恆星是需要經過一系列漫長演化的,首先是膨脹變成紅巨星,然後重力坍縮會變成白矮星。
白矮星有多大呢?拿太陽來說,當太陽最終變成一顆白矮星,體積差不多與地球一般大。變成白矮星的太陽內部的原子已經全部被壓縮,只剩下原子核,可以說已經達到了最低的能量,白矮星的密度大約為1噸/3cm,可以說非常大了。
當然,大質量的恆星最後會變成黑洞,我們都知道黑洞的密度是非常大的,這也是重力坍縮後最終壓縮所產生的。如果繼續壓縮下去會變成什麼呢?或許就是宇宙的最初狀態——一個密度無限大,體積無限小的炙熱奇點,在科學界,有一種觀點認為,黑洞最終會變成奇點,然後誕生出新的宇宙,或許我們就是生活在一個黑洞之中。
再次讓我們回到壓縮水的話題,水的氫元素和氧元素被壓縮,在整個過程中,溫度會不斷地升高,而且非常的炙熱,就會產生核聚變,或許水會在一瞬間變成白矮星的狀態。科學家曾經在實驗室中做出壓縮水的實驗,水的極限壓力值是1TPa,這個時候的水已經擺脫了液態,變成了金屬態,再往上,就無法繼續增加壓力了。
科學家表示,在太陽系中,就存在著金屬態的水,比方說木星的內部,就是金屬氫,因為極其高壓的環境所產生的。或許,當水進入到宇宙高壓的環境之中,很可能會形成一顆高密度的天體,如果質量足夠大,變成黑洞也完全有可能。