一種物體是否能被壓縮有一個(gè)非常簡(jiǎn)單的衡量方式，內(nèi)部是否有間隙！比如一團(tuán)蓬松的棉花，如果最小化收納有兩種方式：

1、將它裝到袋子里，盡量裝緊實(shí)，體積將會(huì)大大縮小

2、將它裝到密封袋里，抽真空，可以最小化收納

那么水能被壓縮嗎？中學(xué)物理告訴我們水是不能壓縮的！水有間隙嗎？似乎沒(méi)有這種說(shuō)法，我們繼續(xù)討論。

一、水分子之間有間隙嗎？

棉花的花絮與花絮之間有間隙我們?nèi)庋劬湍芤?jiàn)到，但水中的間隙我們是看不見(jiàn)的，即使有所謂的空隙-氣泡，那么也會(huì)快速的浮上水面，似乎看起來(lái)沒(méi)有間隙，那么是這樣嗎？

1、空氣被壓縮的秘密

壓縮空氣大家司空見(jiàn)慣，它的用途很多，工業(yè)上它是氣動(dòng)工具的必備動(dòng)力，民用上可以驅(qū)動(dòng)木工的射釘槍?zhuān)部梢宰鳛闈撍畣T的呼吸空間，這是因?yàn)榭諝夥肿拥拈g隙很大，比標(biāo)準(zhǔn)溫度下的氧氣平均分子間距為3納米，而一個(gè)氧分子的大小約為0.3納米，理論上如果要到一個(gè)個(gè)挨著的程度的話(huà)，它可以被壓縮1000倍，當(dāng)然這很難！比如空氣的密度是1.293千克／立方米，液態(tài)空氣的密度是900千克／立方米，兩者相差約696倍！

而分子之間的平均間距決定了常態(tài)下物質(zhì)體積的大小！

2、水的固態(tài)液態(tài)和氣態(tài)分子之間的間隙

水是一種比較有趣的物質(zhì)，一般來(lái)說(shuō)氣態(tài)體積最大，液體次之，固體的體積最小，但對(duì)于水來(lái)說(shuō)，大約在3.98℃時(shí)的時(shí)候體積是最小的！

這是因?yàn)樗肿又g的氫鍵在起作用，結(jié)冰以后水分子會(huì)形成規(guī)則的六邊形結(jié)構(gòu)，但水分子中間的氫鍵，在結(jié)冰后距離并不會(huì)縮小，反而會(huì)變大，因此結(jié)冰后的體積會(huì)比水大10%左右！但水還有一種更怪異的狀態(tài)，過(guò)冷水，如果水分子沒(méi)有排列成規(guī)則結(jié)構(gòu)，比如在特別純凈的水中，幾乎無(wú)擾動(dòng)時(shí)就會(huì)形成類(lèi)似的條件，那么此時(shí)冰是不能形成的，但如果擾動(dòng)足以打破這個(gè)水分子的無(wú)序狀態(tài)，它將會(huì)立即結(jié)成冰！

打破這個(gè)平衡或者有凝結(jié)核，就會(huì)突然將水結(jié)成冰！08年雪災(zāi)時(shí)壓垮電線的就是過(guò)冷雨落在電線上不斷結(jié)冰導(dǎo)致了電線承載超過(guò)極限而斷裂或者鐵塔倒塌！

回到主題，作為物質(zhì)，水分子間仍然存在間隙，比如水在100MPa的壓力下，水的體積可以被壓縮約4%，盡管水在一定比例上可以被壓縮，但水仍然是一種優(yōu)秀傳遞壓力的液體，所以我們才有了萬(wàn)噸水壓機(jī)！

二、原子內(nèi)部的間隙

中學(xué)開(kāi)始我們就了解原子內(nèi)部的世界，從湯姆遜1904年提出的原子模型到盧瑟福用α粒子轟擊金箔發(fā)現(xiàn)原子核以后，大家在發(fā)現(xiàn)，原來(lái)原子核內(nèi)部居然如此空蕩蕩！

盧瑟福發(fā)現(xiàn)除了極少數(shù)α粒子被偏折甚至被彈回以外，絕大多數(shù)都穿過(guò)了原子，這表明原子內(nèi)部大部分都是空的！

那么吃瓜群眾就有疑問(wèn)了，為什么原子內(nèi)部除了幾粒帶負(fù)電荷的電子外就空無(wú)一物了，是什么力量在支撐這個(gè)空蕩蕩的空間卻能保持宇宙中僅次于夸克簡(jiǎn)并力的支撐力！主要有如下兩點(diǎn)：

1、泡利不相容原理中的兩個(gè)費(fèi)米子不能處于同一狀態(tài)的電子簡(jiǎn)并力支撐

2、電子+質(zhì)子質(zhì)量<中子質(zhì)量 ，根據(jù)質(zhì)能方程，這多余的質(zhì)量必定來(lái)自于能讓兩者中和的能量

因此電子需要強(qiáng)大的能量才能“墜入”原子核。不過(guò)也讓我們知道了只要有足夠的能量，原子的體積也能大幅縮小，最終變成中子星的物質(zhì)，而壓縮它們的能量就來(lái)自于自身的引力坍縮。但現(xiàn)實(shí)中我們無(wú)法制造出如此強(qiáng)大的壓力，即使在地核也達(dá)不到！

三、原子核以下的世界

原子核內(nèi)只有兩種粒子，分別是質(zhì)子和中子，質(zhì)子是兩個(gè)上夸克和一個(gè)下夸克組成，中子則是一個(gè)上夸克，兩個(gè)下夸克，連接夸克的是膠子，由于夸克禁閉，我們很難打開(kāi)質(zhì)子和中子，只能觀察受到撞擊的強(qiáng)子狀態(tài)來(lái)了解內(nèi)部的世界！

上下夸克都是輕夸克，它的質(zhì)量很輕，但中子與質(zhì)子很重，這質(zhì)量來(lái)自膠子的提供的結(jié)合能，因此可以了解，要對(duì)抗這種結(jié)合能需要更強(qiáng)大的能量！

但理論上這個(gè)結(jié)構(gòu)也是可打破的，最終成為所謂的夸克物質(zhì)，繼續(xù)往下則將成為傳說(shuō)中的黑洞！