科学|压缩一滴水有多难?一旦人类掌握该技术,未来就能“点石成金”
【科学|压缩一滴水有多难?一旦人类掌握该技术,未来就能“点石成金”】引言:水、空气、阳光是绝大多数生命每天都接触的三种自然因素 , 相对于空气和阳光来说 , 水更加可观具体 , 但这并不代表我们真的了解水 。水能够被压缩吗?先别脱口而出 , 答案可能没有你想象中那么简单 。
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古人云:“抽刀断水水更流 , 举杯消愁愁更愁” , 这句古诗用连绵不断的水来形象地比喻诗人心中不可消除的忧愁 , 从侧面也反应了水这种物质很多时候都让人无可奈何 。为什么这么说呢?当水呈现气态的时候 , 它是虚无缥缈的;当它是液态的时候不断流动 , 没有固定的形态;它变成固态之后 , 有时候又坚不可摧 。人类对水的这种无奈中似乎都隐藏着一个较为深刻的问题 , 水是否能够被压缩?
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对于这个问题 , 有人说能 , 也有人说不能 。说能的人认为只要外界加以一定的条件 , 通过施压的方式就能将水压缩 。说不能的人举出了现实中液压系统里的水无法被压缩的事实 。那么水到底能否被压缩呢?要想弄清楚这个问题 , 需要从水的基本构成说起 。众所周知 , 世间万物都是由基本粒子构成的 , 水也不例外 。科学家们很早就在化学上发现了水是由水分子构成的 , 而水分子又由两个氢原子和一个氧原子构成的 。
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当然氢原子和氧原子之间的结合并不简单地粘在一起 , 而是通过氢键的方式连接在一起 。氢键的存在让水能够在三种形态之间自由切换 , 当外界环境因素作用破坏了氢键后 , 原来的液态水或固态水就会转变成气态水 。当外界因素让氢原子和氧原子之间的氢键重新建起来后 , 气态水又会变回液态水或者固态水 。由此看来 , 只要水分子保持稳定的状态 , 氢键就必不可少 。
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一旦氢键存在后 , 氢原子和氧原子之间就有了固定的距离 , 这就为压缩水分子提供了前提 。但是化学家们通过研究发现 , 要想在不破坏氢键的情况下缩短氧原子与氢原子之间的距离 , 这样的工作实在是太难了 。那么是否有其他方式能够实现水分子的压缩呢?实际上虽然水分子之间并没有其他键相连 , 但是它们也存在一定的距离 , 因此同样能够通过施加压力让水分子之间更加紧凑 , 这就是液态水变成固态水的原理之一 。
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或许有人会说 , 这样的压缩根本不是本质上的压缩 , 有没有办法能够让氢原子和氧原子的内部结构也被压缩呢?理论上原子的内部结构确实是可以被压缩的 , 因为原子核外还存在着“大量”的空间 。这个“大量”是相对原子核与电子而言 , 如果将原子比喻成一个篮球场的话 , 那么其中的原子核比一个篮球还要小 , 就跟别说电子的大小了 。这也意味着原子的结构是存在被压缩的基础 , 然而要想做到这一点也是几乎不可能的 。
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如果有朝一日人类掌握了压缩原子内部空间的技术 , 那么离点石成金也就不远了 。因为无论是点石成金还是压缩原子 , 两者都可看作是改变了原子的性质 , 让原本的元素变成另外一种元素 。
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