如果以日常生活中的经验来谈,水不能被压缩,但从理论上来说,水以及世间万物都是可以被压缩的,只是需要的条件比较高罢了,在日常生活中根本创造不了这个条件,只有在实验室专业的设备中才可以进行。
水分子结构H2O,这个大家都知道,由三个原子组成,原子之间由化学键连接,并呈现出一定的角度,具体的结构见下图。
△水分子
可以看到,水分子是具有空间结构的,我们很容易就能看出其中存在很大的间隙,这些间隙表明,只要外界的压力足够大,那么水分子之间就会挨得越紧密,甚至化学键断裂,原子挤压在一起,更甚至是原子被挤压到破裂。
在人类已知的海底最深处,马里亚纳海沟11千米深,那里的水压相当于地表大气压的1100倍,可是海沟底部的水的密度只比表面水的密度高了5%而已,可见压缩水是很难的。
难并不代表着不可以办到,事实上只要外界压力增加到一定程度,水可以被压缩到很夸张的状态。假设一个状况,在室温25℃下压缩水,压力达到1GPa以上就可以逐渐将水压缩成冰块了,也就是从液态被压成了固态,其实这样的表现不过是水分子间距变小了而已。
△水的三相变化图
1GPa的压力很难办到,可是从宇宙中的情况来看,大天体通过自身的引力作用很容易就办到了这点,比如在木星内部,氢被压缩成了金属态的氢,可以想象原本是气体的氢被庞大到无法想象的压力给压缩成了“金属”,这种事情也只有天体能办到。
而宇宙中的中子星、黑洞更加夸张,中子星上的物质可以达到每立方厘米数亿吨之巨,而黑洞呢,数十个、数百个、成千上万个、亿个太阳质量都能被挤压到极其小的奇点上,通常认为奇点的密度是无限大的,不过,现在也有说法认为奇点的密度不是无限大,而是有限大,只不过现在的人类很难理解罢了。
所以,世间万物皆可以被压缩,就看来自外界的压力有多大了,只要够大,把整颗地球压缩成9mm大小都是没有问题的。
文/科学船坞