如果你把一個碗裝滿撞球——我知道，現實生活中沒人這麼做——你會發現球的密度達到了碗的74%。如果你把一個泳池裝滿保齡球——現實生活中真的沒人這麼做——球的密度也會達到……74%。
這是因為74%是完美球體填充空間的最大密度，與球體的大小無關。雖然這個概念很抽象，但有一個「現實生活」應用可以體現這個數字。在預測氣候變遷的數學模型中，環境科學家通常假設大氣中的煙塵聚集密度為74%。煙塵是全球暖化的主要因素之一，因此在氣候模型中扮演重要角色。
然而，在一系列新的測量中，一組研究人員發現煙塵的堆積密度為36%，而非74%。不僅如此，包括彗星物質在內的許多現實生活中的物質，其堆積密度也為36%。 36%或許是構成物質的通用密度，尤其適用於那些由微小剛性顆粒組成的物質……而這類物質的種類可能比你想像的要多。
36% 可能是一個普遍存在的密度。
為了驗證他們的假設，研究人員在美國國家標準與技術研究院（NIST）的實驗室裡製造了煙塵。他們還招募了一名大學生和一名高中生進行一系列簡單的實驗。學生將塑膠球黏在一起，模擬煙塵顆粒在空氣中的聚集狀態。與撞球均勻填充空間不同，煙塵顆粒往往會聚集在一起，形成蕾絲狀的、分形圖案。然後，從分子間作用力到重力等各種力量會將這些蕾絲狀物質壓實成粗糙的球體。沒錯，這兩位學生利用暑假在NIST實習，將塑膠球黏成這些奇特的球體，然後將它們分別裝入碗和量筒中，最後測量球體的堆積密度。科學感謝你們，全世界的學子們。
研究人員發現，與實驗室合成的煙塵類似，學生製作的塑膠球聚集體的堆積密度也達到了36%。科學家查閱已發表的科學文獻後發現，在多個領域也存在類似的36%的密度數據。陶瓷中所使用的二氧化矽的堆積密度大致如此，藥用粉末的堆積密度也與之相近，因為藥用粉末的顆粒容易結塊。美國太空總署對20顆彗星的測量結果顯示，它們的密度範圍在20%到40%之間。
美國國家標準與技術研究院（NIST）的研究人員本週在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上發表了他們的研究成果。他們將自己的學生列為研究的作者之一。
