水是一種違反物理定律的獨特物質！

前言

生命無法離開水。

無論是地球上的生物還是外太空中的生命體，都會對水產生強烈的前所未有的需求和興趣。

甚至可以說，只要有水的地方，就有可能存在生命。

由於人體的 60% 都是水，因此保持身體健康的關鍵之一就是要喝充足的水，這一點從古至今都沒有發生變化。

衆所周知，地球上絕大部分區域都被水覆蓋，而其中 97% 的水都是海水，無法直接飲用。

儘管如此，在這個充滿水的星球上，我們卻很少關注水這個看似再普通不過的物質，實際上，水還是一種違反物理定律的獨特物質。

一、水是什麼?

宇宙學家認爲，水可能是地球形成之初伴隨從宇宙空間飄蕩而來的彗星和小行星捎來的，也可能是地球自身產生的。

地球的“地質水”即來源於地球自身，科學家認爲，在地球自形成之初，高溫熾熱的地殼裂縫中，各種氣體、水蒸氣和其他化合物逐漸積累，最終凝結成大量的水。

一顆球體上若是均勻塗抹一層水，這層水的厚度將達到 2.7 千米，由此可見地球上水資源的豐富程度。

而每一年，通過地下水和間歇泉的方式，地球所釋放出來的水資源也不菲，大約有 0.5-1km3。

我們看到的地表水只是冰山一角，地下水和地熱水資源其實更爲豐富。

而根據科學家的研究，地球古老的礦泉水中包含的是 20 億年前產生的水，其中，加拿大北部的哈德遜灣和北極地區的水質更是地球上獨一無二的存在物質。

二、水的違反規律之處。

早在 19 世紀初，就有科學家發現水的性質有違常規。

享有“現代元素週期表之父”美譽的門捷列夫，在他創立的元素週期表中，水的 0 攝氏度結冰和 100 攝氏度沸騰的數值一直被廣泛認可，然而科學家的觀察卻發現，水在不同的環境條件下，可能產生截然不同的結果，有時甚至會偏離預期。

例如，一瓶 500 毫升的水在被冷凍到冰塊時，體積卻不見減小，反而體積略微增大。

這似乎與我們以往的理解有所不同，因爲按照通常的經驗，在常溫下，水的密度要大於冰，在 0 攝氏度以下，水的體積應該是要減小的，但是實際情況並非如此。

除此之外，水的比熱值也是常人難以理解的一個奇特地方。

比熱值是描述單位質量物體的升溫量的一種指標，它可以衡量一種物質所儲存的熱量，通常情況下，

水的比熱值是 1 千焦耳/千克，這意味着要將 1 千克的水加熱 1 攝氏度，至少需要消耗 4190 焦耳的熱量，

而要將水從常溫升溫到沸點，需要消耗的熱量更是驚人。

而相比之下，相同質量的鐵只需要 448 焦耳的熱量即可完成相同溫度的升熱。

它的高比熱值使得水非常適合作爲生物體的溫度調節劑，因爲一旦水吸收了足夠的熱量，就會在人體內形成一層天然的絕熱層，這樣就可以避免人體過度散熱而產生急劇的體溫下降。

除此之外，水還是一種很好的保溫材料，它在吸熱時會以蒸汽的形式釋放出熱量，人類利用這一特性設計了很多有效的保溫工具，比如暖水瓶、電水壺等等。

此外，水的熱導率也很奇特，通常情況下，常見金屬的熱導率都非常高。

比如銅的熱導率就非常高，它可以迅速的將熱量從一個地方傳遞到另一個地方，但是水的熱導率卻非常低，這就是爲什麼我們在煮麪條時，要不停地攪拌，以免面底部被燙熟，上部分依然是生面條。

還有一種獨特之處就是水的密度極其的奇特，它的密度隨着溫度的變化而變化。

通常情況下，當水升溫時，體積會隨之增大，但是在 3.98 攝氏度時，水的體積卻達到了最大值。

當水溫度超過這一數值之後，水會開始變稠，密度會逐漸增大，這也就是爲什麼我們經常在 4 攝氏度左右就能夠看到湖水的溫度非常均勻、穩定，不管是在冬季還是在夏季，湖水的 4 攝氏度位置上都會有一層薄薄的冰層。

補充一點，冰和水是兩種不同的物質，冰的密度明顯比液態水要小，這也就是從物理學的角度來解釋了爲什麼水的密度在 4 攝氏度左右達到最大值，之後會隨着溫度繼續升高而減小。

另外，還有人反覆進行實驗，得出了一個驚人的結論，那就是燒開的水並不是一定要達到 100 攝氏度，只要氣壓合適，水沸騰就會變得很容易，大約只需要 60 攝氏度左右的溫度就可以做到，

而在一些高海拔的地區，由於氣壓比常溫下要小，因此燒開一壺水就會顯得異常的困難。

除此之外，水還有一個迷人之處，那就是它的潤溼性極好，它可以輕易的與其他物質結合形成二聚體或多聚體，也正是因爲如此，水才能夠在生物體內發揮出極其重要的生物學功能。

三、水的生命奧秘。

對於生命來說，水不僅僅是一種溶劑，更是一種載體。

它可以將有機物質有效穩定的保存和運輸，正因如此，人體中 60%都是水，而細胞質中水的含量更是高達 70%-80%。

對於植物來說，水不僅是一種溶劑，也是一種養分的來源。

正是水的獨特性，才形成了土壤中的層層水化帶，地下水的上升運動，雨水的滲透滯留等過程，這些都爲植物的生長提供了便利的條件。

而對於動物來說，水不僅是一種溶劑，也是一種溫度調節器和屏障，尤其是對於海洋中的生物，水更是它們的棲息地、寓所。

可以說，水是自然界中不可或缺的一部分，沒有水，就沒有生命。

雖然人類對於水已經有了深入的研究，並且也有水文學、水資源學、水生態學等學科，但是水的奧秘卻依然是無窮無盡的，相信在未來，人類會對水有更多的新發現。