为什么水被称为自然界最“复杂”的物质之一？看完涨知识了！

南极地区的气温十分低，很多水会结成冰，但是，在很冷的地方仍然有很多鱼在自由地生存。令人们困惑的是，为何在如此低的温度下，鱼不会结冰？有科学研究发现，在这些鱼的血管中存在一种名为抗冻蛋白的物质，它可以抑制水变成冰，这是自然界中一个非常有意思的现象，却一直不为大家所知。

实际上，水还有很多其它非常奇怪的性质。比如，大部分物质从液体变成固体之际，它的体积会有所减小，但是当水结成冰后，它的体积反而会增加，密度会随之减小。很少也有人知道，水在4℃的时候会拥有最大密度。此外，还有关于冷冻人、冷冻器官、器官冷藏的研究。实际上这些与我们上文谈到的，鱼为何不结冰是类似的现象。其中很重要的一个课题是，冷冻人体时必须要保证体内的水无法结冰。因为水一旦结冰，就有可能变成小的冰碴，它会刺破细胞膜，从而让器官失活。简单地从水结冰这样一个现象来看，事实上有很多物理和化学过程不为人们所知，它甚至需要用更深入的科学手段才可探讨这些问题。要知道，有人曾总结过，水大概有着70多条反常特性，除了刚才说的热缩冷胀，即密度的反常，还有很多如高比热、高熔点、热导、张力等特性。这些性质还处于研究中，人们尚且还无法完全了解它内在的机制究竟是什么。

我们知道的是，水分子是由一个氧原子和两个氢原子组成的带夹角的共价结构。虽说地球上的水资源极为丰富，它占据了地球总面积的70%以上，但是能被饮用的淡水资源却只占其中的4%左右，扣除无法获取的冰川和极地冰来看，淡水资源只占不到全球总水量的1%。然而，正是这看上去不多的可饮用淡水，竟在数亿年间长久不断地流淌在地球上，人们也从未听过有保质期一说。

那么，你知道自然界的水都有哪些特点吗？要知道，正因自然界的水都是流动的，因此才不会出现一处静止的活水，鉴于自然界的水与空气接触，才令它富含了大量的活性物质。事实上，正是这两项特点造就了自然界中的水，能够充分的流通和循环，故而产生了一定的挥发和自净的作用。例如河流中的水挥发成水蒸气后，会升高飘向云层，最终变为雨滴落入大地，其实这就是最简单的水循环。在这一过程中，水早已被过滤了不止一遍，再加上流动的水含有大量的养分，它们能够分解部分有机物，保持水质洁净。值得一提的是，流动的水中，微生物的含量高出瓶装水，这是因为活水中的氧气含量充沛，经常会发生位置变化，使得厌氧型微生物无法得到繁殖的稳定环境，致使细菌无法大量滋生，从而无法产生“过期”的条件。

对科学家而言，水为何被称为自然界最复杂的物质之一？北京大学谱学和高分辨率探测实验室的负责人江颖曾表示：水分子的直径只有一根头发的百万分之一，且流动性极强，为其拍照的第一个难题就是，给它选择一个合适的背景。倘若人们想要用电子显微镜为其拍照，这个背景需要能导电。以前科学家曾用金属作为衬底，故而观测到了模糊的水分子外形，它甚至没有任何的内部结构。如今，当我国科学家选取氯化钠薄膜作为背景后，才将水分子吸附在盐的表面进行观察，故而捕捉到了水分子更清晰的面貌。

你知道吗？人类利用水能比风能的时间还要早，中国在西汉时期就已经有了用水舂米的水碓，古希腊农民则利用水轮将麦子磨成面粉。后来，欧洲人用水来粉碎矿石，挤缩布匹，还借助水流的动力来驱动水轮等各种生产机械。19世纪晚期，水能成为发电的能源之一。年，全世界第一座水电站在美国威斯康星正式投入使用，中国的第一座水电站昆明石龙坝水电站，建于年。常规的水力发电是指对陆地水系的能源利用，其基本原理是，利用河川、湖泊等位于高处的水体具有的势能，当水流降落至低处时，会带动水轮机，从而将水中的势能转换成动能，之后再通过水轮机推动发电机产生电能。典型的水电站由以下三个部分组成，即蓄水的水库、控制水流的大坝和产生电力的发电机。

值得一提的是，水电站具有发电成本低、高效灵活的优点，同时还可以与防洪、灌溉、航运、养殖、旅游等多个方面组成水资源综合利用体系。鉴于水能在转换为电能的过程中不发生化学变化，也不会排出有害物质，对空气和水体本身不产生污染，因此可以说它是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源。

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