科学家|在科学家的眼里，水为什么被称为自然界“最复杂”的物质之一？

前言现在的人越来越注重健康生活，早上起来的第一件事，就是喝上一杯水。“多喝水睡眠足，瓜果蔬菜营养好”，这一句耳熟能详的儿歌将健康生活的几大要素都说完了，这其中喝水是排在第一，这足以证明喝水的重要性。
如果不吃饭，人一般能够坚持存活一个礼拜以上，但是如果不喝水，那么很有可能只能坚持三天左右。因为人体的组成元素中，水一般占据百分之六十以上，长时间缺水会导致身体中大多数器官都无法正常运转，最终缺水的人会死于器官的衰竭。

文章插图
人体中水的含量
水对身体健康有好处，但也不是可以毫无节制地喝水。很少人知道，其实喝水也会中毒，这就是传说中的水中毒现象，因为大量喝水会使得身体中的细胞吸收过多水分导致膨胀，引起细胞出现稀释性低钠血症。
如果在大量出汗后快速喝5升以上的水，这就很有可能会引起水中毒，严重甚至可以致命。
在生活中，水对生命而言既是最重要的生活必须元素，又是一种随处可见的物质，因此很多人都对水的存在习以为常，认为这是一种全世界最为简单的物质，但如果我们能对水进行深入研究，就会发现，水的复杂性远超我们的想象。

文章插图
随处可见的水
水的特性普通人对水的了解十分简单，基本都是只知道水会随着温度的变化，而改变自身的形态，在正常的大气压下，水会在低于0摄氏度时凝结成冰，在100摄氏度时开始沸腾。
大家只要认真思考一下，就不难发现，水的结冰和沸腾温度也太过于凑巧了吧，怎能刚好在0和100这两个数字时就开始发生变化呢？原因其实很简单，因为摄氏度这个单位，一开始就是以水的变化状况作为标准设立的。
除此之外，水还被用作重量标准的定义，一升水等于一公斤，这是最为基础的物理知识，因此我们现在的重量标准其实也是以水作为标准的。虽然从2019年起，一千克的定义改为使用普朗克常数为基础的公式进行定义，但是一升水仍旧是现在重量标准的一千克没有改。

文章插图
水可以作为重量标准
从单位的定义我们就能看出水对人类的重要性，因为人类的生活环境全都无法离开水，因此以水来设定温度标准，更能让人清楚地意识到温度的变化情况，而且也能让我们更简单地比较其他物体的重量大小。
但是除了上文所说的水的特性，其实有很多有关于水的特性是一般人根本不知道的，或者即便知道也不会很在意。
比如说水具有热缩冷胀的特性，这是一种很神奇的状态，我们知道大多数物质都具有热胀冷缩的性质，而水却是更好反过来的，如果我们使用一个玻璃瓶装满水放进冰箱，那么我们将会很大几率在水结冰后获得一个碎裂的玻璃瓶。

文章插图
水的热胀冷缩特性
当然水会在结冰后膨胀，其实主要是因为水属于多聚物，水在4摄氏度以上时，其实也是热胀冷缩的，但是水降温到4摄氏度时，密度达到最高，因为当温度继续下降到零度的时候，水的密度反而会下降，这就导致水转换成冰的时候会出现膨胀现象。
正是因为水在0~4摄氏度时会出现这种神奇的热缩冷胀现象，生命才有存在的可能。因为热缩冷胀就意味着水结成冰后，它的密度将会比水更小，所以冰块都会漂浮在水面之上。
如果按照一般物质的特性，固态状态比液态更重，那么冰块将会全部沉在水底，于是地表上的水将会被一层一层地凝结成冰并且掉到水底去，所有的水域都将全部凝结成冰块，那么将没有任何生命能在水里出现。