水——地球上最豐富的物質(zhì)之一，地球表面約70%都是水，人體約60%都是水，因此，水是每天我們都有很大概率接觸到的，盡管水很常見，但是它還有很多的謎團(tuán)沒有解開，因?yàn)樗男誀畈煌谄渌魏挝镔|(zhì)，水比我們想象的要奇怪得多。

水——存在兩個(gè)“液相”狀態(tài)

液態(tài)水，就是日常里我們用來飲用及清洗的那種。

事實(shí)上我們熟知的這種水是很復(fù)雜，因?yàn)樗赡芡瑫r(shí)存在兩個(gè)“液相”，而不是一個(gè)，“液相”這種情況通常會(huì)在低溫高壓的環(huán)境下發(fā)生，大約-45℃，2400個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，所以這不是能輕易見到的，無論如何，在這種情況下，水可以自發(fā)轉(zhuǎn)變成兩個(gè)共存的“液相”，冰漂浮在水面上就是一個(gè)經(jīng)典的例子，兩個(gè)共存的“液相”它們會(huì)分層，且每層的密度不同。

低密度部分由標(biāo)準(zhǔn)水分子四面體結(jié)構(gòu)組成，也就是一個(gè)中心分子與四個(gè)相鄰分子相連。但在高密度部分，會(huì)有一個(gè)額外的分子試圖混入其中。

圖解：左為低密度部分、右為高密度部分

目前為止，僅在計(jì)算機(jī)模型中觀察到這上現(xiàn)象，部分原因在于模擬那些溫度和氣壓條件，時(shí)間性極強(qiáng)且開銷過大，但如果這個(gè)現(xiàn)象能被物理實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，那么這將有助于解釋水的其它奇異屬性，比如，冰的密度不均勻存在高低兩種密度區(qū)，所以冰能漂浮在水面上。

這些不均勻區(qū)域可能是兩種“液相”的冰凍殘留物，如果是這樣的話，就可以通過這兩種不同密度的構(gòu)造來構(gòu)建一個(gè)模型，以還原水從極低溫度到常溫的變化過程。

液相——物質(zhì)呈現(xiàn)液體的狀態(tài)，且在這個(gè)系統(tǒng)里只有液體，即均勻的溶液。

水的另一種存在狀態(tài)——“玻璃相”

水什么時(shí)候會(huì)變成玻璃！這句話是不是覺得很奇怪！

水的另一種存在狀態(tài)——“玻璃相”，它是處于固體和液體之間的亞態(tài)，這種狀態(tài)下，水就像玻璃一樣，一眼看上去就是固體，但實(shí)際上，它一直以緩慢的速度轉(zhuǎn)化為液體。水，不是唯一具有“玻璃相”的物質(zhì)，但它的形成方式卻是很特殊的。

一般來說，當(dāng)加熱其它物質(zhì)時(shí)，它們的熱容會(huì)逐漸增加，熱容就是使其溫度升高1 ℃所需要的熱量，熱容持續(xù)增加直至玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，此時(shí)，物體溫度瞬間躍升100%正式轉(zhuǎn)變?yōu)椤安Ａ唷?。但加熱水時(shí)，在它突然結(jié)晶變成固體前，其熱容幾乎無明顯變化，這給測定水的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度造成了極大困難。

目前為止，水的“玻璃相”大約在-123℃至-53℃之間會(huì)出現(xiàn)，但很難確定具體數(shù)值，所以這一研究領(lǐng)域被稱為“無人區(qū)”，在水突然結(jié)晶這一臨界點(diǎn)上，完全不知道發(fā)生了什么，但這至少說明，水的熱容的確不正常，它的溫度不會(huì)像預(yù)期的那樣發(fā)生變化，盡管研究這種現(xiàn)象困難重重，但是我相信科學(xué)最終會(huì)解答這一謎團(tuán)的，因?yàn)榱私馑摹安Ａ唷闭娴目梢詭椭覀兞私庥钪娴拿孛?，畢竟這種形態(tài)的水是宇宙上最豐富的，而且存在于很多天體中，甚至在星際塵埃粒子中，所以解開“玻璃相態(tài)水”之謎，可以幫助我們了解它是如何形成并塑造太陽系的。

水與量子力學(xué)的關(guān)系

如果深入到水分子內(nèi)部，就變得更加奇怪了，若想解釋水在人體內(nèi)的作用，就離不開量子力學(xué)，在研究水和帶電聚合物的混合溶液，這種溶液存在于人體骨頭的關(guān)節(jié)中，而且比想象的要粘稠得多，對膝蓋很有幫助，但卻令科學(xué)家感到困惑，曾有一段時(shí)間，科學(xué)界認(rèn)為這種粘性是由聚合物之間的排斥作用造成的，同極相斥，但事情并沒有那么簡單，研究發(fā)現(xiàn)聚合物的電荷也會(huì)影響水分子相互作用的方式，使得水分子的氫鍵排列更加有序，分子移動(dòng)變得困難，從而阻礙了溶液的流動(dòng)，因此，變得更加粘稠，這樣的研究結(jié)果本身就是一個(gè)巨大的科學(xué)成果，同時(shí)也是最前沿的科學(xué)解釋，因?yàn)檫@表明，不能再將水看做化學(xué)中性背景（不帶電），相反應(yīng)該把它當(dāng)做活性分子。

帶電聚合物與重水的溶液

重水，是由氘和氧構(gòu)成的水（D2O），氘是氫的一種，質(zhì)量是氫的兩倍，這種溶液與普通水溶 液有很大區(qū)別，分子間相互作用不同，黏度也不同，事實(shí)上這些差異十分顯著，傳統(tǒng)的化學(xué)模型也無法解釋，所以要想完全發(fā)了解其中緣由需要考慮量子力學(xué)，量子效應(yīng)很可能會(huì)影響兩種水（冷水與熱水）溶液的氫鍵斷裂方式，因?yàn)檫@會(huì)影響溶液黏度。

結(jié)語

所以不能忽視水的存在，而且它比表面看起來要復(fù)雜得多，但了解更多關(guān)于水的知識，能幫助我們更多地了解聚合物溶液的應(yīng)用，以及水在人體內(nèi)的作用，由于水在宇宙中的豐富性以及重要性，可以暫時(shí)收起好奇心，但水真的很奇怪，探明其中原因可以幫助人類在諸多科學(xué)領(lǐng)域取得更多的進(jìn)步，所以下次當(dāng)我們飲水或仰望烏云時(shí)，要意識到水真的很不一般。