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你有没有想过一个问题,就是我们生活中最常见的水能不能被压缩?如果水一旦被压缩的话,又可能会产生什么严重的后果呢?

水能不能被压缩,如果强制压缩水,会发生什么严重的后果?

组成宇宙最基本的例子就是原子,而每个物质中间都有一定的缝隙,也就是说,世界上的物质在理论上都可以被压缩。而水在一个标准大气压下的密度是1000千克每立方米,水作为一种化合物,它的化学式是H2O,即由两个氢原子和一个氧原子结合而成的一个水分子。而当周围环境的压力大到一定程度的时候,水其实也是可以被压缩的。

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但想要压缩一种物质,我们就需要引进一种观念,那就是体积模量,其含义就是当一个物质受到表面四周压强时,形变程度的度量。

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而不同的物质,其体积模量也不同,也就是说,不同的物质可被压缩的程度也不相同。水的体积模量为1.42乘以10的9次方,也就是说从原子层面来看,水是可以被压缩的,但是压缩的程度并不是肉眼能够直接观测的。

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相比之下,空气的体积模量只有1.42乘以10的5次方,而它的压缩程度我们通过肉眼就能直接观测到,其压缩效果就非常明显。

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而科学家们也专门利用金刚石对定砧来压缩水,想要压缩水,其最大压强要给到1Gpa才行,不过好在,这个实验所用的设备最高能给到10Gpa的压力。实验开始后,随着压强的逐渐上升,液态水在超强的压力下逐渐变成固态,之后水分子的氢键会断裂,从一种低密度固态转变成高密度的状态,也就是说,随着压力持续地增加,水会被压缩成固体,但是这个固体并不是我们常见的冰,而它的密度要远高于冰。

水在高压环境下会变成密度比冰要高的固体,而这只是宏观层面的压缩,如果我们把视角转移到微观层面,那么水的压缩又会是一种完全不同的状态,这又是怎么一会事呢?

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世间万物都是由粒子构成的,一般来说,这些粒子并不是整齐排列,而是处于一种不断运动的状态。这也就意味着,粒子之间也不是紧紧挨在一起的,所以压缩水的实验实际上就是让这些散漫的粒子变得更加紧密了。

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而如果在水变成“固体”之后继续向其加压,那么这时候的水分子因为超高压和高温环境而将水分子的氢氧原子中的电子给电离出来,这时候的水已经不是传统意义上的水,而是一种等离子体。

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这是因为,当我们开始压缩一个原子结构的时候,外层的电子会首先受到压力,这时因为泡利不相容原理的存在,电子就会抵抗外界的压力,从而产生一种新的力,这就是电子简压。

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如果此时外界的压力小于电子简压,那么原子的结构将会被保留下来,但是如果外界的压力大于这个简压,那么外层的电子就会被压入原子核当中。而当电子进入到原子核的一瞬间就会和其中的质子发生反应,生成中子和中微子。

因为中微子的穿透力和逃逸速度很强,所以理论上实验结束之后只会得到原子钟的中微子。

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其实宇宙中这种现象也时有发生,一颗恒星发展到它的晚期时,核心部位因为高温高压的环境可能就会产生这种反应,从而生成中子星,而这将会使宇宙间密度最高的天体,小小一捧就有上亿吨重。

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因为,压缩水在人类不可控的范围内,大部分都是以理论形势存在的猜想,所以,压缩水不仅可能会生成密度极高的中子,也有可能在反应过程中看到其他的现象,那么压缩水还会出现什么现象呢?

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还有一种理论认为,当压缩水的压力达到了100万个标准大气压,之前被电离的原子之间会因为超高的压力而逐渐靠近,当原子和原子之间靠的足够近的时候,这时被压缩的水就会呈现出一种温稠密物质,而且其表面不再是透明状,而是呈现出一种金属光泽。这时候会有一定几率让原子核和原子核之间发生碰撞,而这就是核聚变的过程。

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当压力达到1000万个标准大气压,这时候的水不再呈现液态,而是会直接变成一种金属固态。当压力达到3000万个标准大气压,这时候的压力足以和太阳内部的压力相当。而这些元素会经历一次又一次地核聚变反应,不断地生成新的物质。

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并按照元素周期表的排列,不断的向后演变,从氢演变成氦,从氦演变成锂,而这一变化直到变成铁为止。在这整个核聚变的反应中,会释放大量的能量,而我国的人造太阳所用的就是这种原理。

而当物质变成铁之后,如果还继续对其施压,聚变将不再释放能量,而是变成了吸收能量,当压力来到了1万亿亿亿个大气压之后,原子外围的电子会被压缩进原子核内,而这时,我们就手动创造了一个中子星。

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如果继续对这颗中子星施压,并超过奥本海默极限,此时中子星会坍缩。而一滩水也在高温高压的环境下演变成了黑洞,这时它会不断吸收外界的能量而不断壮大。所以说黑洞才是一切物质的尽头。

原文链接:https://www.toutiao.com/article/7090739234134573581

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