你见过低于0°C，却仍然保持液态而不结冰的水吗？下面世纪丰源直饮水机北京服务中心的洁净亚小编就带大家一起来了解下。

　　1988年，德国物理学家发现了在-70°C时不结冰的水。当时他们把极纯的水放在直径0.05～0.2毫米的玻璃管内，置于40.52大气压下，水仍然没有结冰，而是成为像蜂蜜一样的黏稠液体。这一发现意义非凡——发现了水在一系列物理形式中前所未有的现象。

　　1992年，美国波士顿大学科学家彼得·普尔和吉恩·斯坦利在实验中意外发现一个反常现象，即0℃以下的过冷水（低于0°C时仍然保持液态而不结冰的水）的密度，温度越低时起伏越大。

　　通常，温度越低，分子越不活跃，密度起伏应越小。对于这种反常的密度变化，他们给出的解释是：水的液-固相有两个“临界点”，第一临界点是0℃，第二临界点低于0℃。在第二临界点，水会在两种状态之间快速转变，两种状态的水性质不同。两种状态互相转化时，都会使密度突变，这一突变在临界点时最为显著。在这个临界点处，水不是一种液体，而是两种液体：一种水中的水分子是规则的四面体结构，密度较低；另一种则是无序和高密度的。

　　不过，关于水是两种液体的说法，不少人也持怀疑态度，甚至说普尔等人伪造实验结果。大多数研究者认为，上述反常可以用常规理论来解释。其中一种观点认为，仅仅是过冷水在凝固时的一种特殊现象，或者是在非常低的温度（例如-45℃）下，过冷水转变成了一种无序的固体。

　　痴迷于水研究的瑞典科学家安德斯·尼尔森综合了多年水实验的数据，提出水的确有两种不同的液态：一种水分子无序而且致密，另一种水分子则是规则的四面体结构，密度较低。在常温常压下，低密度的水分子随机嵌入高密度水分子中，人们不可能看到这种现象。

　　在众人的质疑声中，尼尔森决定用实验让大家看到水的第二临界点。2017年，他远赴韩国，借用最先进的技术制造出超纯净的液态水，并通过实验证明了水在同一压强、同一温度时，存在两种不同的密度。他于2017年12月发表实验报告宣布找到了水的第二临界点。

　　不少人认同尼尔森的实验结果，但是，也有人质疑，认为实验中记录对象是水滴，而水滴在整个过程中体积的变化极小，对于这微小的体积变化的解释有许多种，而第二临界点只不过是其中一种，尼尔森不过是为了切合自己的设想，选中了这种解释而已。

　　荷兰阿姆斯特丹大学的桑德·沃特森团队采用了不同的方法，尝试用防冻剂来防止水因为降温而结冰。他们在2018年3月发表论文证实水确实存在第二临界点。于是，水的第二临界点又有了新证据。

　　中国科学院物理研究所孟胜博士于2019年发表论文，文章认为“水是两种液体”的原因是：因为密度不同，它们的氢键的类型、氢键的键长等参数不一样，如黏滞性和扩散系数在内的性质也就有差别。现在“水是两种液体”的观点仍处在假说阶段。

　　本文节选自《百科知识》2021.03A　

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来源：百科知识杂志