在現實的世界，如果冰的密度比水大，那麼這個世界将會怎麼樣？最簡單的答案應該就是冰下沉，然後海平面上升，最後淹沒無數的低海拔地區吧。其實不說每到冬季，世界較高維度的海洋不斷地有冰下沉，然後下沉之後的冰又因難以溶解而緻使地球越來越冷了，單單就南北極的冰川全部沉入海底就足以令很多現在所能存在的東西消失了。

浮在海面上的冰川

可見冰的密度要是比水大，那麼這原本的世界将會與現在的有多大的不同啊，而這個不同，或許直接所導緻的就是地球無法孕育生命吧。

按常理來說，冰的密度要比水大，這是多麼理所當然的事啊，畢竟幾乎所有的東西遇冷的時候都會收縮，然後密度會變大，可是水為什麼會有結冰之後體積反而會比沒結冰之前的密度更小呢？這反其道而行的現象到底是不是因為被特地安排的呢？

水

其實要說水結冰之後的密度反而會比結冰前的小是被特地安排的話，那隻不過是因為我們對水還不夠了解而已，因為就科學的層面上來說，存在即合理，既然水結冰之後的密度要比結冰之前的低，那這必然是要有一個合理的解釋的。那麼這個合理的解釋是什麼呢？其實也就是水結冰的時候水分子的排列方式的問題。

冰

要了解水分子結冰之後的排列方式，我們可以先去了解水，它到底是個什麼樣的東西。

一個水分子是由兩個氫原子跟一個氧原子組成的，一般的思維中，在不了解水分子結構的前提下，如果要對水分子的結構進行猜想，想必會有99%的人會認為水分子的結構應該是平衡的，即是絕大部分的人會認為水分子的結果是一個氧原子在水分子的中間，而兩個氫原子則對稱地處在氧原子的兩邊，因為隻有這樣的結構的水分子，那才能達到一種力的平衡，可事實是大家都猜錯的。水分子的結構真的像是被特地安排的一樣，一個水分子中的兩個氫原子沒有對稱地分布在氧原子的兩邊，而是以一個V形的方式側向于氧原子的一邊，從而給水側出了一個極性來。

水分子

若水分子中的兩個氫原子規矩地像二氧化碳，或者二氧化硫等分子一樣，有一個完美的對稱結構，那麼水也就不會像現在這樣成為一種極性的物質了。

那麼水的極性到底是怎麼回事呢？其實這也正是因為水分子中的兩個氫原子不按常理出牌而造成的。在一個水分子中，氧原子吸納了兩個氫原子的電子緻使兩個氫原子失去了電子而裸露出來并呈現出正電性，而氧原子則因為吸附多了兩個電子而呈現出負電，恰巧，兩個氫原子又神奇地同側向了一邊，這也就使得在一個水分子中的正電性與負電性無法因為對稱抵消，從而也就使得一個水分子中，一端呈現了正電，而另一端而呈現了負電了。

水中的氫鍵

正負電可以互相吸引，而由水分子所組成的水，其實也就是因為一個水分子呈現出負電的氧原子端吸引着另一個水分子中的正電的氫原子端，而其呈現出正電的兩個原子端又去吸引着其他水分子中的氧原子，這樣一個吸着一個也就成了我們所說的氫鍵了。

其實也正是因為氫鍵的存在，水才可以成為自然界中唯一一種能以三種物理狀态存在的物質，也即是氣态，液态與固态。

水的氣态是因為水分子已經完全擺脫了氫鍵的束縛而使得每一個水分子得以自由的一種狀态，在這種狀态中，由于水分子之間的距離遠，所以氫鍵已經無法發揮作用，也就是無法再将水分子連接起來的一種結果。

水的液态是水分子在氫鍵的束縛作用下還能進行自由移動的一種狀态。這種狀态是因為水中的熱量允許水分子擁有足夠的能量在水體系中四處“走動”，可是這能使它們四處走動的熱量并不足以讓它們掙脫氫鍵的一種結果。

水的固态，其實也就是冰，在水還是液态的時候，水分子可以自由走動，而這自由走動的能量是來源于外界給水提供的熱量，也即是溫度，可當這水的溫度不足，就是說當水的溫度低于零度之後，水分子已經沒有了足夠的能量來對氫鍵做出有效的掙紮而得以自由走動，這個時候的水分子的狀态将由氫鍵的力來主導。

氫鍵的力将一個一個的水分子給拉伸排列起來，而在水分子沒有因為氫鍵的力來将它們拉伸排列的時候，水分子是可以最大限度地去填充水體系内部的分子與分子間的空隙的，可當氫鍵的這個力将水分子一個連着一個的時候，水體系内的水分子空隙就變大了，而變大了的水分子空隙所直接導緻的就是水從液态變為固态之後的體積增大了10%左右。

可想而知，冰的密度比水小是有道理的，而且感覺水分子的内部物理結構及性質而言，水結冰後的密度真的隻能小于結冰前的，而這結冰前後的密度已經不能用簡單的熱脹冷縮的原理來解釋了。畢竟熱脹冷縮隻是說明物質的分子間的距離還有因為溫度問題而繼續縮小的可能，但是水不一樣，在正常溫度下的水，其水分子之間的距離就已經因為氫鍵的拉扯而靠得比較近了，因為溫度再降低，水也不會再收縮多少了（4℃時的水的收縮達最大的程度，這時候的水的密度最高）。

水

因此說，水與其他物質不同的神奇之處就在于它不按常理出牌地将一個水分子中的兩個氫原子統一歪向了一邊，使得水分子的極性得以體現，從而也就使得氫鍵得以明顯的存在，并将水分子一個接一個的拉到一起，否則，沒有氫鍵的存在的話，今天的水，在0℃之下肯定依舊是跟二氧化碳或者是其他的氣體那樣是氣态的。

如果0℃之下的水依舊是氣态的，那世界将如何談論生命的起源？所以說啊，我們要感謝上天，感謝他特意将一個水分子中的兩個氫鍵給撥到了同一邊，讓它們可以産生氫鍵。

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