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科技新知
水 懂你不容易
2006-08-01
廖明奇
    现代科学已经证明,这个地球上包括人类在内的所有生命都来源于水。然而,科学家也告诉人们,对于水——人类离不开的朋友,我们还有很多知识需要学习。

    几个世纪以来,人类一直以为冷水会比热水更容易结冰。直到1969年,坦桑尼亚的男孩姆彭巴无意中发现,事实恰恰相反,热水更容易结冰。他的发现被老师嘲讽为“姆彭巴现象”,然而随后的科学试验证明了姆彭巴是正确的。这是一个很好的例子,它告诉人们,人类也许并不像自己想象得那样了解这种孕育生命的液体。

    美国华盛顿大学的乔纳森·卡特兹博士研究了这种“姆彭巴现象”。他发现了热水比冷水更容易结冰的真正原因是和水的硬度有关,液态水的硬度越高,结冰就越慢。他解释说,当水中融入大量重碳酸盐(含有钙、镁)时,它就会变硬,并且会使水的冰点降得比普通情况下的零摄氏度更低,同时也会使它冷却的速度比含有较少的重碳酸盐的水——“软水”——更慢。而如果水经过加热,水中含有的重碳酸盐会沉淀。这种沉淀物可以在烧水的水壶壁上看到。这样,给水加热就会使它变软,从而可以冷却得更快,并且冰点也相对冷水——“硬水”——较高。

    卡特兹博士将这一研究成果刊登在最新的《新科学家》杂志上。它在文章中推测,“姆彭巴现象”并不会经常出现,因为实验室的工作人员往往使用的就是“软水”,因此看不出加热过的水有什么优势。

    回顾过去两年科学界关于水的认识的进展,德国海德堡大学的物理学教授迈克尔·克鲁兹和扬·祖巴维库斯感叹:“液态水是地球上最神秘的物质之一。”分子层面的研究显示,水分子结构是接近四面形金字塔一样的晶体这种传统观念,显然是过于简单了。事实上,仅仅据目前人类已知,水就可以形成13种冰晶体,还有无数种不规则晶体。例如,美国华盛顿州西北太平洋国家实验室研究员格雷戈·凯米尔和他的同事,已经以水分子为原料制造出了一种“水膜”。它可以像油漆的防水层一样起到阻止水通过的作用。他们把一些水分子均匀排列到一块铂金表面上,结果发现,这些分子很快就与铂金紧密“相连”,后面再来的水分子就像是雨水落到玻璃上一样纷纷被阻挡在这层“水膜”之外。

    回到水结冰的话题上来,在正常温度下,水会不会结冰呢?韩国首尔国立大学的金和勇教授和他的同事已经证明,处在强大的电磁场作用下的液态水也会“凝固”成冰,特别是当液态水被装在类似试验用的试管那样的狭小空间时,这种情况更容易出现。与此同时,德国斯图加特普朗克研究院的赫拉德·雷克特博士和他的同事也已经发现了一种新方法,可以让水分子快速改变它们的结构。科学家目前还不确定这些发现将在多大程度上丰富人类有关水的认识。

    水是支持人体新陈代谢和组织器官发展的最重要的物质之一。然而,对于这位既熟悉又陌生的朋友,人们目前还只能说“水,懂你不容易。”

    

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