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？( 三 )

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氢原子的量子涨落
水的结构说回到我们对水这种物质的最初认识，水可以分为固态、液态和气态，在我们的印象中，冰的分子结构是固定而且整齐的，液态水分子的结构则是没有任何固定状态的，而气态水分子则是单独一颗并且四处运动的。
但是经过科学家们的研究，发现实际与想象中的好像有些差别。在我们印象中最为简单的固态冰，都拥有18种不同的分子结构，不同状态下凝成的冰，都会导致冰的分子排列出不同的形状。
我们最熟知的碳元素，就是因为分子排列形状不同而显示出不同的性质，黑乎乎的石墨、闪烁且高硬度的钻石、拥有强大韧性的石墨烯，都是如此。

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碳元素的不同性质
导致固态冰拥有如此多分子结构的原因，其实还是因为液态水的不稳定和混乱，液态水中的水分子可以是四面体形状，也可能是连成一条线的链式形状，更有可能是完全混乱随机分散的形状。
【 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？】直到现在，液态水分子结构的运行规律依旧没有定论，科学家们已经无法使用特殊的方式计算出它的分子构造，只能想办法实际观测水分子的形态，才能进行更深层次的研究。
其实大多数人不知道，虽然我们的显微镜技术已经十分先进了，但人类直接观测分子状态还是很有难度的，并没有显微镜可以直接看到分子，所有的分子构成基本都是通过计算出来的。

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液态水
为了直接观测水分子的结构状态，科学家们也是费尽了心思，在扫描隧道显微镜研发出来后，人类才正式有机会可以用肉眼看到分子的真容。
使用扫描隧道显微镜其实看到的现象也并不是教科书上的水分子，科学家们也只是能看到围绕在水分子周围的电子云，随着科学家门的观测，对于水分子的结构也有更加深入的了解，但是了解得越多，反而越觉得水分子运动的不规律。
所以水的结构才会成为科学家们提名的本世纪125个最具挑战性的科学问题。只有彻底明白水分子的运动规律，才能更加准确地掌握水的性质，才能更好的了解这种与生命息息相关的物质。也难怪，科学家们会将水称为自然界最复杂的物质之一。

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一亿倍显微镜下水分子
结语：水对生命的重要性也许当初海洋中的氨基酸就是在说水分子的随机运动中被结合成蛋白质，但这种随机运动很可能并不是完全随机。
如果水分子的运动是具有规律的，那么这将意味着其他星球上的液态水中的氨基酸也会被水分子的运动导致结合成新生命。也就是说，宇宙中生命的出现将会成为一件必然的事情。

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水分子的随机运动
第一个原核生物，就是在液态水中组成的，从此以后，所有的生命都将注定无法缺少水这种关键元素，除了病毒，世界上所有生命体中都回蕴含着大量的水分，正是依靠这些水分的特性，每一个细胞才能成功运转。
所以明白水的特性产生原因，也是弄清楚生命起源的路径之一。

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水是生命的重要来源