为什么说我们仍然不了解水呢？水到底有什么特殊之处？

水是生活中最常见的东西之一，但为什么科学家还认为我们不够了解水呢？

纯粹的水，真的很难结冰吗？

为什么科学家认为水有两种液体？我们不是只看到一种吗？

今天，就让我们一起，重新认识下水吧。

水是由氢、氧两种元素组成的无机物，它也是人类生活中必不可少的东西。

关于地球上的水是从哪里来的，有观点认为，在地球形成初期，原始大气存在着氢、氧原子，他们相互结合变成水蒸气，最后下落形成了初期的海洋。

问题在于，我们真的足够了解水吗？

有一个很简单的问题：水是湿的吗？

这个问题的答案显而易见，连3岁的小孩子都可以回答，水当然是湿的。

但是它的科学性质，并不是那么简单。

水其实真的很奇怪，比你的认知里的要奇怪得多，它不同于大多数液体，水的表面张力比其他液体都高。

能够溶于水的固体所需量，一般比溶于其他液体的都多。

水几乎是宇宙中唯一一种固态物质密度低于液态物质的液体，这就是为什么冰可以漂浮在水面上。

而它的非凡特性归结为一个简单的键：氢键。

我们都知道水是由一个氧原子和两个氢原子结合而成的，由于共享电子与更大、更具电负性的氧原子并排，水变成了极性分子，氧端是负的，而氢端是正的。

水的极性，决定了它能够与一切事物相互作用，包括驱动生命的细胞机制。

当两个水分子相邻时，它们的两端也会互相吸引， 就像磁铁一样。

据科学家们分析，在地球表面的环境条件下，水实际上应该是以气体存在，而水分子间的氢键使水具有粘性，使其保持液态。

当水降低到很低的温度时，会发生两种情况。

如果水是纯水，里面不夹杂任何其他杂质，那么它在低温下也不会结成冰，因为任何物质溶于水中都会升高水的冰点，反之纯水的压力比有杂质的水的压力高，所以冰点上升，沸点下降。

但凡有一粒灰尘掉进过冷水里，它就会立马结成冰块。

而另一种情况，就像我们日常生活中见到的水结成冰一样。

科学家早就在不断探究水的奇特性质了，但始终没有太大的收获。

直到瑞典斯德哥尔摩大学的安德斯·尼尔森等人，公布了他们的最新研究结果：水不是一种液体，而是两种。

但我们大家都知道的是，水有气态、液态、固态三种形态，那这两种液体如何理解呢？

2017年安德斯·尼尔森和他的团队近距离观察水时，研究小组将微米级的水滴注入真空中，使它们进入到超冷的状态，然后用x射线激光脉冲探测水的分子结构。

激光脉冲只有万亿分之一秒长，但是研究小组仍然可以捕捉到多个帧，能够看到分子之间的结构是如何随着时间的推移而改变的。

结果，科学家就发现，纯水在温度降低的时候，密度会发生波动，而且温度越低波动的程度越大。质量肯定是不会变的，所以，水的体积是波动的。

最后，科学家们总结出来，与其说是两种液体，不如说是液体的两种形态，一种是有序态，而另一种就是无序态。

温度升高的时候，排列有序的水分子就会吸收热量，变成无序状态。因为无序状态的水，空间利用率比较高，密度比较大。所以这个过程中，水的密度是逐渐变大。在4℃的时候，水分子绝大部分都是无序状态排列，这时的密度就是最大的。

研究团队还在研究水在液态和固体之间的转化时，水会存在非液即固，非固即液的状态，这个点就被称为第二临界点。

这个实验能够解释水的许多反常现象，并有助于我们更好地理解一些水形成的现象，如生命的形成、海冰融化，以及如何更好地淡化海水。

好了，本期的内容我们就到这里了。

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