宇宙是如此神奇:我们最终知道为什么水不同于其他液体

你可能不会想太多，但是水是非常奇怪的。它不像其他液体。现在，科学家们通过在盒子外的思考，相信他们已经找到了原因——而且这与分子的奇怪排列有关。

水最不可思议的地方之一就是它不寻常的密度。通常情况下，当液体冷却时，液体密度会变得越来越大，但是水的密度达到了大约4摄氏度(39.2华氏度)。

在这一点下，它的密度更小，所以当它在0摄氏度(32华氏度)结冰时，冰的密度就小于水的密度。这就是水冰漂浮的原因，以及水从上往下结冰的原因。

但这还不是全部。水也有很高的表面张力——除了水银，它的表面张力是所有液体中最高的。这就是水蜘蛛在顶部滑行的原因。

最重要的是，水还有一个异常高的沸点，如果我们把它和其他液体进行比较，那么许多化学物质溶解在水里也是很奇怪的。

若泽·曼努埃尔·苏亚雷斯/维基共享

为了深入研究这些奇异的特性，科学家们需要深入研究分子水平。在室温和冰下，水有一个分子的四面体排列，这意味着每一个水分子在一个粗糙的金字塔形状中与其他四个分子相连。

来自布里斯托尔大学和东京大学的研究人员利用一台超级计算机和计算机模型来改变水分子的金字塔样性质。

通过这些调整，它们可以使水的行为更像其他液体——例如，使冰的密度大于液态水，使其下沉到底部。

研究小组称，这一研究结果表明，水的异常特性是其特殊分子排列的直接结果。

“通过这个过程，我们发现水的行为异常的是水分子的特定排列，比如四面体排列，”主要作者约翰·罗素解释说。

四种四面体的排列方式可以使它们在中间有一个共同的水分子而不重叠。它是水分子高度有序排列的存在，与其他无序排列混合在一起，使水具有独特的性质。

没有水的存在，我们知道生命是不可能的。它不容易压缩，这就意味着它可以被推到我们的血管里，比如我们的血液细胞。

因为它是一种很好的溶剂，我们体内的水可以溶解我们需要的营养物质。即使是低密度的水冰也能帮助生命——如果湖泊从底部结冰，它们的生命就会死亡。

同样的低密度也是水在结冰时膨胀的原因——当水渗入岩石、冻结、膨胀，并将岩石从内部分解时，水就形成了我们的星球。

宇宙永远不会停止成为一个绝对令人瞠目结舌的地方。

这项研究已经发表在《美国科学院院刊》上。