我的理解，物質的軟硬程度與該物質的空間拓撲結構和原子的外層電子分佈等相關。其結構越穩定，改變其結構需要付出的能量越大，物質越堅硬。印象最深的是科幻小說三體中的“水滴”，無堅不摧。

書中寫到:因水滴由強相互作用力材料構成。到最後核子之間相互鎖定，所以就不存在分子運動了，導致水滴的表面完全隔熱，並且溫度一直保持在絕對零度。同時表面也絕對光滑，足以反射一切電磁波。水滴比太陽系中已知的任何物質都要堅硬不知多少倍，水滴穿過地球就像是子彈打豆腐一樣不費吹灰之力。

我想，核外電子震盪速度，是主控要素，即電子越快，硬度越大。具體再分兩種情況：

這裡的電子，主要指原子核最外層的活潑電子，包括金屬態+1, +2, +3與非金屬態+4, +5, +6, +7, +8的兩類價電子。

這裡的軌道半徑，主要指價電子做最貼近原子核的主控性軌道半徑，也叫平均軌道半徑。

不難推想：核外電子震盪速度(v)越快或軌道半徑(R)越小，硬度(H1)越大，即：H∝v·R...(1)。或者說，電子動能與材料硬度成正比，即：H1=k1·½mv²=k1·½m(2πRω)²...(2)，式中的k1可透過實驗求得的硬度係數。

以碳原子為例（見下圖），它的晶體有幾個同分異構體或同質異能體，即異構體(isomer)：

①鑽石異構體（見下圖），硬度只是自然界地球已知的第一，密度為5.95。高硬度是因為其立方結構，使得原子核的間距較大，價電子有較大的活動空間，電子的平均震盪速度較快。

②石墨異構體（見下圖），硬度很小，密度2.62。低硬度可能是因為層狀結構使得原子核間距錯落不一，電子震盪速度大小不一，層間錯位現象突出(faulting)。

從上述碳原子的異構體材料，原子核在空間的分佈格局至關重要。

硬度與密度並不一定成正相關，而與成型的獨立空間體積正相關，即與價電子震盪速度正相關，而電子作為物質波或移動波源，必然激發大量光子介質。

雖然足球烯密度很小，但空間能量很大，具有突出不可壓縮性，表現出強大的硬度與極高的熔點(約5000°C)。

因此，可設立“能質比”指標，即單位質量蘊含的能量指標，符號為η，來評價材料硬度。

以碳60為例，1個晶胞有60個碳原子，球體半徑為R(反映原子核間距)，體積為V=4.2R³。

n1個價電子總動能：Ek=n1·½mv2²...(3)，n2個原子核質量m*總和：M=n2·m*...(4)，則能質比：η=Ek/M=½(n1/n2)(m/m*)v2²...(5)。

當然，根據超對稱法則，也可以將電子動能折換為光子輻射能：½mv²=hc/λ...(6)。

顯然，材料硬度(H2)與能質比(η)成正比，即：H2=k2μ=k2(n1/n2)(m/m*)v²...(7)。係數k2需透過實驗確定。

公式(7)中的電子速度v2取決於原子晶胞中原子核間距或晶胞體積V*或半徑R*，即：v=k3·V*=k3·4.2R*³...(8)，係數k3也要透過實驗確定。

說明：本文的另一個重點是實驗設計方案，求出三個硬度係數。很複雜，在此不便展開。

以上回答，顯然有點苟簡，只想著基於經典動力學原理來處理微觀問題，更加簡單明瞭。不當之處，敬請批評指正。

好了，本答stop here。請關注物理新視野，共同切磋物理邏輯與中英雙語的疑難問題。

物質的硬度，本質上就是能量張量。通常我們說質量守恆，其實就是指能量守恆，在這裡的質量與慣性質量不是一個意思。慣性質量是有大小與形狀的客體，當我們試圖改變這個客體時，慣性質量是度量改變這個客體難易程度的度量。經典力學中客體被抽象為一個質點，於是這導致了許多問題被掩蓋。一個物體旋轉與不旋轉其慣性質量是不同的。原因很簡單，一個旋轉的物體比不旋轉的物體你改變它的狀態更難。但是要精確的在實驗來確定這些差別很困難，原因大家細想就明白了。物質的硬取決於物質內部的能量密度。這種能量密度一般與物質的壓強（能量張量）成正比。物質被壓縮時，這種能量張量本身會形成一種反作用力，這是彈性力的來源。你可以想像他們實質上像一個彈簧，無論是氣體，液體與固體乃至真空都存在這種東西，它是物體有壓強的根本原因，當然在量級上有差別。同樣的道理，也因為量級上的差別，它分別向人們表現為不同的作用形式。但本質上是一樣的。在原子與分子之間實際也存在這種東西。具體的情形較複雜，因為涉及到對電磁場的理解，這裡不作具體說明。但原子核的強相互作用實質上就是這種東西的存在。原子核的強相作用，對核外物體表現為彈性力。彈開外面物體的作用，對內部的物體，如果物體試圖離開核它表現為具大的阻力。總之還有許多東西，一時說不清，大家去仔細琢磨，相信會有許多收穫。就說到這裡。

謝邀！個人認為：物質的軟硬程度主要與其分子的組合方式有關。即：分子與分子間透過外部電子的電磁相互組成穩定的物質形態後，外部施加的力將使分子間的距離發生微弱改變，這種改變的難度和方式將體現為物質的硬度或彈性變化敬意。最典型的例子是：同樣由碳元素組成的金剛石和石墨的硬度差異懸殊就是由於其分子間組合方式的不同而體現出硬度的不同。

這個問題是我提出來的，感謝各位的踴躍回答！

我看了各位的回答，從物質分子結構分析了硬度。現我從更微觀的角度分析物質硬度的問題，絕對顛覆人們對物質的認識！

據我多年的研究，我重建的新量子力學理論，探索了物質的結構。

自然界的四種基本相互作用力，是由對應的四種基本力場傳遞的，基本力場的波動形成穩定的駐波，其波包就是物質的“微粒”，它是有結構、大小、體積、質量、密度等基本屬性的，見下圖。微觀物質具有波粒二象性，當它的體積大時，波動性明顯，粒子性不明顯，反之亦然。理論太長不便細說。

軟硬程度表示對外界物體入侵的區域性抵抗能力。物質佔據空間，物質的軟硬程度實際是物質的斥力決定的。從微觀上看，組成物質的微粒有其邊界範圍，微粒的體積越小，質量或能量越大，其密度就越大，構成微粒的場就越強，它對外場的斥力就越強，表現越硬。

微粒越硬，粒子特性就越明顯，而波動性越不明顯。用H Y表示微粒的硬度，可以認為，微粒的硬度與基本力場Φ和質量密度（或能量密度）ρ成正比。

如核子的核力場很強，質量大，體積小，密度大，表現很堅硬，穿透性越強，粒子特性很明顯。電子的質量小，電場較弱，體積大，密度就小，能量變化時，在能級間容易解體而發生躍遷，硬度不高。電磁波的能量更弱，體積更大，密度更小，表現得就更軟，穿透性越弱，表現為繞行力，粒子屬性就不明顯，尤其是低頻率電磁波，其大小可達數千公里，可以穿梭在高山等大物體之間。在可見光波段以上的X光、γ光，能量高，體積小，密度大，就表現得很硬，穿透性就越強，粒子屬性就很明顯。