在初高中的時候，尤其是老師談到液壓，基本上都會提到“

水是不能被壓縮的”。可水真的就是不能被壓縮的麼？今天，我們就來好好聊一聊這個話題。

水

水的化學式是H2O，是有氫元素和氧元素組成的無機物，從微觀的視角來看，水是由水分子構成的。

液態和固態的水分子之間是通過氫鍵進行連接，水其實有很多種相態，除了傳統的三態，在海底熱泉口附近還有溫度達到400多度的水。

而氣態、固態、液態，說白了就是水分子之間的間距發生變化造成的。

在常溫常壓下，水是無色無味的液態。壓縮之後密度和體積並沒有發生明顯的變化，因此，我們可以把水“近似”看成是不可壓縮的流體。

壓縮水

但關鍵就在“近似”上，也就是說，水並不是不可以壓縮。但所需要的壓力特別大，大概需要10000~100000個大氣壓，也就是1GPa~10GPa之間。

這個條件可以說是極為苛刻的，在日常生活中是根本不可能做到的。不過，科學家能夠在實驗室裡實現，具體的原理其實就是用金剛石對頂砧壓水。

一些金剛石對頂砧可以達到幾十個GPa。因此，利用金剛石對頂砧來壓水並不是什麼難事，而且也確實有一些科學家曾經做過類似的實驗，實驗也不難。

科學家可以通過顯微鏡直接看到整個“壓縮水”的過程，有點類似於水結冰。當壓力減小時，水還會再恢復原來的狀態。

這裡要多補充一點，在持續的加壓過程中，壓力會破壞水分子之間的氫鍵，使得同樣是固態水，也會從低密度結構逐漸演變成高密度結構。

金屬水

假設在理想狀態下，我們有一臺可以無限加壓的裝置，可以持續的加壓，當壓力達到1TPa，也就是10^7個大氣壓，這時候水就會變成金屬態。

這種金屬態在太陽系內有，只不過是金屬氫。如果你有個理想的超級探測器，能夠持續向木星的深處探索，就會發現金屬氫。

這就是木星巨大的壓力迫使氫原子內的電子脫離了分子軌道，表現出傳導電子的情況。

也就是說，如果壓力達到1TPa，我們就能得到金屬水，也叫金屬冰，當然，我們目前還做不到這一點。

中子星&黑洞

如果還要繼續加壓，這時候抵抗巨大壓力的其實是由於泡利不相容原理導致的電子簡併壓力，這其實是一種量子效應，你可以粗暴地理解為，在微觀世界裡，有一種規則，要求各個電子在原子核外的狀態是不重樣的。而外界的壓力會迫使電子去到最低能量狀態，這時電子就會產生一種抵抗外界壓力的力，這就是電子簡併壓力。

如果你還能繼續往下壓，這時候就會把電子直接壓入到原子核內，電子和質子生成中子，這時候水也就不再是水了，而是一顆微小的中子星了。

如果你還能繼續往下壓，那接下來理論上應該是中子的簡併壓與外界壓力對抗，當中子的簡併壓都無法抵抗，就會變成一個微小黑洞，不過微小的黑洞存在的時間很短。所以，你還沒等反應過來，它就消失了。

石墨烯界面的水分子

上文都是依靠外界壓力來壓縮水。目前也有科學家在兩片單層石墨烯形成的封閉空間中，把水壓縮到一納米的厚度。但是這種方法不僅需要高壓，還需要水和石墨烯發生相互作用，因此，在這個實驗中，水必須和石墨烯界面同在。不過，目前這個實驗還存在很多爭議。

所以，水還是可以被壓縮的，只不過是操作難度非常大。