1
00:00:06,608 --> 00:00:08,670
水是生命的体液。

2
00:00:08,670 --> 00:00:09,392
人喝水，

3
00:00:09,392 --> 00:00:10,245
用水洗澡，

4
00:00:10,245 --> 00:00:10,864
耕种，

5
00:00:10,864 --> 00:00:11,196
做饭，

6
00:00:11,196 --> 00:00:12,305
清洁。

7
00:00:12,305 --> 00:00:14,747
水是人身体中数量最多的分子。

8
00:00:14,747 --> 00:00:16,531
事实上，如果没有水，所有的生命

9
00:00:16,531 --> 00:00:18,281
都会死亡。

10
00:00:18,281 --> 00:00:20,377
但最重要的是，如果没有水，

11
00:00:20,377 --> 00:00:22,480
就没有

12
00:00:22,480 --> 00:00:23,426
冰茶了。

13
00:00:23,426 --> 00:00:26,073
嗯，冰茶。

14
00:00:27,749 --> 00:00:29,871
为什么冰块会浮在上面呢？

15
00:00:29,871 --> 00:00:31,920
如果这些冰块是固体氩气做成的，

16
00:00:31,920 --> 00:00:33,824
被放入一杯液体氩气中，

17
00:00:33,824 --> 00:00:34,985
他们就会下沉。

18
00:00:34,985 --> 00:00:37,637
大多数其他物质都是固态重于液态。

19
00:00:37,637 --> 00:00:40,484
但是，不知为何，固态水，又称冰，

20
00:00:40,484 --> 00:00:43,394
密度比液态水小。

21
00:00:43,394 --> 00:00:45,222
怎么会呢？

22
00:00:45,222 --> 00:00:46,927
众所周知，一个水分子

23
00:00:46,927 --> 00:00:48,970
是两个氢原子和一个氧原子

24
00:00:48,970 --> 00:00:51,314
组成的。

25
00:00:51,314 --> 00:00:52,682
请看一滴水中的

26
00:00:52,682 --> 00:00:54,173
几个分子，

27
00:00:54,173 --> 00:00:57,774
假设温度是 25 摄氏度。

28
00:00:57,774 --> 00:00:59,371
这时，分子在弯曲

29
00:00:59,371 --> 00:01:00,075
伸展，

30
00:01:00,075 --> 00:01:00,699
旋转，

31
00:01:00,699 --> 00:01:02,536
在空间里移动。

32
00:01:02,536 --> 00:01:04,742
现在，降低温度，

33
00:01:04,742 --> 00:01:06,614
每个分子里所含的

34
00:01:06,614 --> 00:01:08,782
动能也随之减少，

35
00:01:08,782 --> 00:01:11,665
那么分子弯曲，拉伸、 旋转，移动地自然会较少。

36
00:01:11,665 --> 00:01:13,300
平均而言，这意味着

37
00:01:13,300 --> 00:01:15,461
分子所占空间变小。

38
00:01:15,461 --> 00:01:17,092
那么，你可能以为，液态水

39
00:01:17,092 --> 00:01:18,533
在冻结时，

40
00:01:18,533 --> 00:01:20,143
分子只是挤在一起

41
00:01:20,143 --> 00:01:21,732
贴得越来越紧，

42
00:01:21,732 --> 00:01:23,743
但事实并非如此。

43
00:01:23,743 --> 00:01:25,087
水，同大多数其他物质不同，

44
00:01:25,087 --> 00:01:26,605
水分子之间

45
00:01:26,605 --> 00:01:29,099
有一种独特的的相互作用

46
00:01:29,099 --> 00:01:30,983
叫做氢键。

47
00:01:30,983 --> 00:01:32,934
那么，通常，在共价键里，

48
00:01:32,934 --> 00:01:35,187
两个电子

49
00:01:35,187 --> 00:01:36,399
在原子之间

50
00:01:36,399 --> 00:01:37,609
被不平等共享。

51
00:01:37,609 --> 00:01:38,776
在氢键里，

52
00:01:38,776 --> 00:01:41,774
氢原子在原子之间也

53
00:01:41,774 --> 00:01:43,390
被不平等共享。

54
00:01:43,390 --> 00:01:46,124
一个氢键是这样的。

55
00:01:46,124 --> 00:01:47,878
两个是这样。

56
00:01:47,878 --> 00:01:48,784
这是三个

57
00:01:48,784 --> 00:01:49,725
四个

58
00:01:49,725 --> 00:01:50,715
五、

59
00:01:50,715 --> 00:01:51,420
六、

60
00:01:51,420 --> 00:01:51,964
七、

61
00:01:51,964 --> 00:01:52,439
八、

62
00:01:52,439 --> 00:01:52,920
九、

63
00:01:52,920 --> 00:01:53,231
十、

64
00:01:53,231 --> 00:01:53,551
十一、

65
00:01:53,551 --> 00:01:54,306
十二、

66
00:01:54,306 --> 00:01:56,391
我还可以加下去哦。

67
00:01:56,391 --> 00:01:57,776
一滴水里，

68
00:01:57,776 --> 00:02:00,146
数百、 数千、 数以百万，

69
00:02:00,146 --> 00:02:02,034
数十亿，数万亿的分子之间，

70
00:02:02,034 --> 00:02:04,201
氢键由此而形成大范围网络,

71
00:02:04,201 --> 00:02:07,613
这种连接又不断地断开再重新形成。

72
00:02:07,613 --> 00:02:09,816
现在还是回头讲水凉了的情况吧。

73
00:02:09,816 --> 00:02:11,873
4 摄氏度以上时，

74
00:02:11,873 --> 00:02:13,524
水分子的动能

75
00:02:13,524 --> 00:02:16,529
使其之间的互动时间很短。

76
00:02:16,529 --> 00:02:18,450
氢键快速形成再断开，

77
00:02:18,450 --> 00:02:20,275
就好比是高中生之间的关系，

78
00:02:20,275 --> 00:02:22,588
真的是速战速决。

79
00:02:22,588 --> 00:02:23,782
但温度低于4 度时，

80
00:02:23,782 --> 00:02:25,713
水分子的动能

81
00:02:25,713 --> 00:02:27,776
开始跌落低于氢键内

82
00:02:27,776 --> 00:02:29,671
能源量。

83
00:02:29,671 --> 00:02:32,302
所以，氢键形成比断开

84
00:02:32,302 --> 00:02:33,627
还频繁，

85
00:02:33,627 --> 00:02:35,479
混乱中，开始呈现出

86
00:02:35,479 --> 00:02:37,113
新的美妙结构。

87
00:02:37,113 --> 00:02:39,452
固态水、 冰、

88
00:02:39,452 --> 00:02:41,946
从分子图上是这样的。

89
00:02:41,946 --> 00:02:44,303
请注意，这种有序的 六角形结构的

90
00:02:44,303 --> 00:02:47,003
密度低于无序结构

91
00:02:47,003 --> 00:02:48,739
的液态水。

92
00:02:48,739 --> 00:02:50,941
大家都知道，如果物体放入

93
00:02:50,941 --> 00:02:52,370
比其密度低的液体中

94
00:02:52,370 --> 00:02:53,646
该物体就会浮起来。

95
00:02:53,646 --> 00:02:55,529
好吧，冰浮于水上

96
00:02:55,529 --> 00:02:56,727
又有什么了不起的？

97
00:02:56,727 --> 00:02:59,640
好，设想一下没有浮冰的世界吧。

98
00:02:59,640 --> 00:03:00,999
海洋最冷的部分

99
00:03:00,999 --> 00:03:03,237
将是漆黑不见五指的海底，

100
00:03:03,237 --> 00:03:05,162
一旦冻结，永远冻结。

101
00:03:05,162 --> 00:03:06,569
别指望再吃到龙虾卷了，

102
00:03:06,569 --> 00:03:08,492
因为甲壳类动物就会失去它们的栖息地，

103
00:03:08,492 --> 00:03:11,144
寿司也永别了，因为海藻森林不会增长。

104
00:03:11,144 --> 00:03:13,261
加拿大的孩子们在冬天要做什么？

105
00:03:13,261 --> 00:03:15,348
如果他们没法玩冰球或冰中钓鱼了？

106
00:03:15,348 --> 00:03:17,134
詹姆斯 · 卡梅隆也可以忘记他的奥斯卡奖了，

107
00:03:17,134 --> 00:03:20,262
因为泰坦尼克号根本没机会沉。

108
00:03:20,262 --> 00:03:22,088
永别了! 那反射着阳光的

109
00:03:22,088 --> 00:03:23,162
雪白的极地冰帽，

110
00:03:23,162 --> 00:03:25,099
而阳光则烘烤着我们星球。

111
00:03:25,099 --> 00:03:27,292
事实上，连我们熟知的海洋也将不复存在，

112
00:03:27,292 --> 00:03:29,692
现在地球表面面积的 70%以上是海洋，

113
00:03:29,692 --> 00:03:32,110
调节着整个地球的大气层。

114
00:03:32,524 --> 00:03:33,862
但最糟的是，

115
00:03:33,862 --> 00:03:37,246
那样就没有冰茶了。

116
00:03:37,246 --> 00:03:40,384
嗯，冰茶。