陳　晨

水與人們的生活密不可分，似乎是一種人們再熟悉不過的物質(zhì)，但在科學(xué)家看來，水里依然有乾坤，除了我們已知目前無法用蒸發(fā)、對流、過冷、熱絕緣來解釋的姆潘巴（熱水在一定條件下比冷水更快結(jié)冰）奇怪現(xiàn)象外，仍有不少未解之謎。

50 多年前，巴黎一個用于航船模型試驗的水池內(nèi)，由于很長時間沒有換水，池內(nèi)滋生了大量的藻類，池水看去是綠色的，當航船模型在這樣的池水中航行時，測出的速度竟然莫名其妙地增加了40％，當人們通過換水清除了藻類后，航船的速度又恢復(fù)了原來的水平。難道是水藻減小了航船航行的阻力？水藻的阻礙應(yīng)該增加阻力才對呀。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，原來長滿水藻的水中含有藻多糖，這是一種長鏈分子糖，能夠使水變成一種軟物質(zhì)，減小水的湍動帶來的阻力，這叫做減阻效應(yīng)。利用這種效應(yīng)，現(xiàn)在的消防水中經(jīng)常添加少量聚乙烯氧化物，可使消防車龍頭噴出的水柱高度提高1倍以上。

奇異漩渦

水流旋轉(zhuǎn)會自動形成規(guī)則的多邊形？當科學(xué)家在實驗室觀察到這種現(xiàn)象時，非常驚訝。他們在一個大圓筒的底部向上裝一根桿，桿端裝一圓盤面，圓盤面平行于大圓筒的底部。用電機帶動，可使圓盤面飛速旋轉(zhuǎn)。在圓筒內(nèi)裝上水，水面沒過圓盤面幾個厘米。然后開動電機，圓盤面帶動水流旋轉(zhuǎn)，擊打著圓形的器壁，形成圓形漩渦。

圓盤面繼續(xù)加快速度，突然水流的圓形漩渦出現(xiàn)了棱角，變成了多邊形，隨著水流旋轉(zhuǎn)速度的不同，逐漸出現(xiàn)了三角形的漩渦，正方形的漩渦，五邊形的漩渦和六邊形的漩渦。初始的圓形漩渦是不穩(wěn)定的，但是當它變成多邊形后，多邊形漩渦卻非常穩(wěn)定，能夠保持相同的形狀長達幾個小時，只要攪拌槳的旋轉(zhuǎn)速度不變，也就是水流的旋轉(zhuǎn)速度不變，漩渦的形狀就不變。水流旋轉(zhuǎn)逐漸變化，漩渦的形狀也會慢慢變成另一個形狀。這些多邊形漩渦有的是靜止的，有的也在旋轉(zhuǎn)著，速度較恒定，但是它的旋轉(zhuǎn)速度遠低于圓盤面的旋轉(zhuǎn)速度。

在這里，圓盤面其實就是起到了攪拌的作用。實驗表明，即使攪拌的槳葉沒有棱角，完全是圓盤形的，旋轉(zhuǎn)的水流隨著轉(zhuǎn)速的變化也會呈現(xiàn)出多邊形的形狀。這些多邊形漩渦簡直是個奇觀，讓觀察它的科學(xué)家們目瞪口呆。但是對于這個現(xiàn)象為什么會出現(xiàn)？怎么出現(xiàn)的？科學(xué)家們卻一無所知?？茖W(xué)家正在用不同大小的圓筒形容器、不同的攪拌槳來試驗多邊形漩渦出現(xiàn)所需要的條件。

無管虹吸

用木棒攪拌普通水，水會旋向四周。但是，當向水中添加一點哪怕只有0.001％溶于水的高分子長鏈物質(zhì)后，你再用木棒攪拌時，水不但不會旋向四周，反而還會向中心聚集，并且還有沿著木棒向上爬的趨勢，水似乎變成了一團柔軟的棉花糖。石油開采時，一般就是采用這種添加了高分子長鏈物質(zhì)的水沖擊油礦，抱成一團的軟物質(zhì)水就會把石油從油礦中趕出來。

半杯水放在高處，我們?nèi)绾尾粌A倒、不破壞杯子就可以讓杯子里的水進入低處的杯子里呢？我相信大家都知道，很簡單，找一根軟管，把軟管的一端插入高處杯子的水中，另一端放入低處的杯子中，當把水吸滿軟管后，水就會自動攀過杯子壁，通過軟管從高處的杯子流向低處的杯子里。那么我們能否不用軟管，讓水自動化為一縷，攀過杯子壁，直掛下來，進入低處的杯子呢？其實只需向高處杯子的水中加入很少量的能夠溶于水的高分子長鏈物質(zhì)，分子鏈越長越好。這時，我們把高處杯子里的軟管口拔出水面，就會看到一縷水仍然源源不斷地從高處的杯子中升入管子后，流向低處的杯子。當貼著杯子壁把管子撤掉，水還會繼續(xù)成縷地攀過杯子壁向外流，直到杯中的水都流光，場面著實讓人驚訝，這叫做無管虹吸現(xiàn)象。

水會衰老

通常我們只知道動物和植物有衰老的過程，其實水也會衰老，而且衰老的水對人體健康有害。研究表明，水分子是主鏈狀結(jié)構(gòu)，水如果不經(jīng)常受到撞擊，也就是說水不經(jīng)常處于運動狀態(tài)，而是靜止狀態(tài)時，這種鏈狀結(jié)構(gòu)就會不斷擴大、延伸，就變成俗稱的“死水”，這就是衰老了的老化水?，F(xiàn)在許多桶裝或瓶裝的純凈水，從出廠到飲用，中間常常要存放相當長一段時間。桶裝或瓶裝的飲用水，被靜止狀態(tài)存放超過3天，就會變成衰老了的老化水，就不宜飲用了。

研究表明，青少年如果經(jīng)常飲用存放時間超過3 天的桶裝或瓶裝水，就會使身體里的細胞新陳代謝明顯減慢，影響生長發(fā)育。而中老年人常飲用這類桶裝或瓶裝水，就會加速衰老。近年來，許多地區(qū)食道癌及胃癌發(fā)病率增多，就有可能與飲用老化水有關(guān)。剛被提取的、處于經(jīng)常運動、撞擊狀態(tài)的深井水，每升僅含亞硝酸鹽0.017 毫克。

但在室溫下儲存3 天，就會上升到0.914 毫克；原來不含亞硝酸鹽的水，在室溫下存放一天后，每升水也會產(chǎn)生亞硝酸鹽0.000 4 毫克，3天后可上升0.11 毫克，20 天后則高達0.73 毫克。而亞硝酸鹽可轉(zhuǎn)變?yōu)橹掳┪飦喯醢贰＜抑赋觯簩ν把b水想用則用，不用則長期存放，這種飲水習慣，對健康無益。

水是生命的源泉。目前世界上一個突出的問題是“水臟了”。即各種水源都遭到不同程度的污染。受污染的臟水嚴重威脅著人類及各種生物的安全。世界衛(wèi)生組織調(diào)查指出，人類疾病80%與水有關(guān)。盡管人們可以通過各種不同的方法，來確保平時飲用水的清潔衛(wèi)生，但恐怕無法保證我們天天食用的那些食物不受臟水的污染。如許多水產(chǎn)品受到了污染，它們體內(nèi)都殘留著污染物，人們食用了，就會受到二次污染。

分子簇特征

當大多數(shù)人每天擰開水龍頭的時候，他們大概不會望著龍頭里嘩嘩流出的水去想這樣的問題：每個水分子是與周圍的4 個還是2 個水分子結(jié)合？而科學(xué)家們卻認為這很重要。

長期以來，教科書告訴人們，水分子由2 個氫原子和1 個氧原子結(jié)合而成，每個水分子又與4 個另外的水分子結(jié)合，形成一個四面體。根據(jù)這些結(jié)構(gòu)知識，可以定性地解釋水的各種性質(zhì)。

最近一群來自美國、德國、瑞典和荷蘭的研究者宣稱：每個水分子是與2 個另外的水分子結(jié)合，而不是以前一直認為的4 個。如果認為液態(tài)水中全部水分子只與其周圍2個水分子有關(guān)的話，那么水的熔點、沸點將會改變，從而會影響水的功能。

這個未被進一步證明的新觀點是用新的同步加速器X光照片得到的。如果新結(jié)論成立，那些建立在單個水分子基礎(chǔ)上的理論都會受到影響，應(yīng)用長達一個世紀的經(jīng)典教科書中的有關(guān)內(nèi)容就有可能要重寫。

根據(jù)科學(xué)家近百年來對水的研究表明，水是氫和氧的化合物，每個水分子由2 個氫原子和1 個氧原子組成。這2 個氫原子各以最外層的1 個電子與1 個氧原子最外層的2個電子組成2 個共用電子對，使兩種原子的最外電子層都達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)（這就是所謂的氫鍵），從而形成了水分子。液態(tài)水是以動態(tài)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)存在的，在一定條件下，表現(xiàn)出以不同水分子組成的、相對獨立的分子簇特征。自然界中的液態(tài)水，是以團簇結(jié)構(gòu)存在，這已是無可爭議的研究結(jié)論，只是隨著條件的改變，其團簇的大小有所不同。這種不同的團簇也包括1 個水分子與其周圍2 個水分子通過氫鍵而組成的三聚水。如果認為液態(tài)水中全部水分子只與其周圍2 個水分子有關(guān)的話，那么，水的熔點、沸點將會改變，從而會影響水的功能。這是一種新的結(jié)論，是否完全正確還有待于多方面研究證實。

熱冰是水的另一個驚人現(xiàn)象，即水在室溫下，加以106 伏特的電場，也能變成冰。這個現(xiàn)象被用來解釋云的形成，云層里的冰晶初次形成時需要-10℃的低溫，而后來再次結(jié)冰只需要-5℃，這意味著晶體的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變。

對于科學(xué)家來說，水的結(jié)構(gòu)與化學(xué)性質(zhì)依然是最令他們困擾的研究方向之一。比如喝山泉水能長壽，除了簡單的無污染解釋之外，是否與水的物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)？水分子能加入蛋白質(zhì)的構(gòu)想，會不會對人類基因產(chǎn)生影響？對這些與人類息息相關(guān)的水的性質(zhì)，還需要科學(xué)技術(shù)發(fā)展來進一步完善。