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水真的不能被压缩吗?若强行把水一直压缩,又会发生什么?

宇宙解码  · 公众号  · 科学  · 2025-02-05 19:36

正文

    在人类的脑海当中,总是不缺乏奇思妙想,比如说有人提出了这样一个问题,将纸对折103次之后究竟有多厚?

【将纸对折103次之后,厚度足有930亿光年】

    答案是930亿光年,银河系的直径是10万光年,整个可观测宇宙的半径是456亿光年,由此可见纸张在103次的对折当中发生了难以想象的变化。

另外又有小伙伴脑洞大开了,如果强行把水一直压缩,又会发生什么呢?结果让人难以想象!

水很难被压缩

    一般来说,水是很难被压缩的,因为它的内部分子结构间距非常小,除非受到极强的外力影响,否则不会发生改变。

    这一点可以在深海当中证明,比如说著名的马里亚纳海沟最深处超过1万米,该区域有着超乎寻常的压力。

    每平方厘米宽的受力面积上,就会产生1吨左右的压力,相当于一辆小卡车。

    在这样的地方,就是坚硬的钢铁也会被压扁,但是水的形态却未能发生变化,这说明我们想要将水进行压缩,需要的力量是超乎想象的。

    假设我们现在拥有一个足够强大的力量作为外部压缩,并且还有一个安全且足够坚硬的玻璃仪器可供我们参观。

【水的形态和压力关系】

    接下来大家将见证奇迹的时刻,水在被压缩之后,会逐渐朝着固态转变,也就是我们所说的结冰。

    大家可能会说了,水不是只有达到冰点才能结冰吗?为何压缩之后也会出现这种情况。

    因为经过压缩之后的水分子结构间隙变得更小,导致水体看起来就像固态一样。

    另外另一方面,在巨大的压力环境下,水的温度在不断增加,这就相当于将外部的压力在对水做功,随着力量的不断增加它的温度自然也会更高。

    温度升高之后,水会变成气态逃逸出去,所以有人认为压缩水的终点是变成气态。

    但我们的今天的容器并不会让它逃逸出去,而是继续进行压缩,然后大家就会看到一大堆原子核构成的高温等离子体开始发光发热。

    换句话说,现在压缩水的情况已经达到了核聚变的条件,这是十分恐怖的。

    一般来说,想要达到核聚变,最基本的条件就是要将物质温度提高到几百万度以上,让内部的原子核和电子分开,成为等离子体,这需要非常大的能量。

    还有一种所谓的“冷核聚变反应”,指的是可以在常温状态下进行核聚变,但目前并不被主流科学说法认同。

    需要注意的是,大家要区分一下核裂变和核聚变,前者广泛用于核武器、核电站上,后者属于太阳内部的聚变反应。

    也就是说,如今太阳能够发光发热,全是因为内部有核聚变反应,它每秒消耗的物质重量高达几亿吨。

【聚变示意图】

    在我们创造了一个“人工太阳”之后,我们继续对它进行压缩,因为现在的物质密度已经非常高了,我们假设的力大小也必须跟上,所以大家不用考虑实验器材的硬度,以及所谓的力从何而来。

见证了奇迹

    受到聚变反应的影响,越来越多的原子会变为重元素,当物质全部反应完成之后,新的难题也随之而来了。

    电子简并压力的存在,不允许两个相同的半整数自旋粒子同时占据相同的量子态,因此会产生一种可怕的抵抗力。

    一般来说,电子简并压力的存在,是为了防止某些恒星在垂死的时候,引力坍缩从而形成白矮星。

    大家可以想象,一种可以防止恒星坍塌的反作用力究竟会有多么恐怖。

    好在我们的压力无限大,可以继续对其进行施压,电子简并压力终于难以承受,当中的物质密度基本上和白矮星相当。

    白矮星是宇宙当中物质密度最高的天体之一,一颗和地球体积相当的白矮星,其表面的重力相当于地球的18万倍。

    在这样的高压环境下,几乎任何物体都不会存在,原子会被压碎,电子变为了自由电子。





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