在高緯度地區的冬季，生活在那裡的人們可能都有過在冰面上摔屁股墩子的體驗，跑着摔，走着摔，甚至站着摔...

而除了“民間身體搞笑”藝術之外，無論是時速56km/h的短道速滑，還是“花裡胡哨”的花樣滑冰，這些運動都反映出一個問題：冰上面很滑，這也是大家所普遍接受的事實。

但在過去的近兩個世紀裡，科學家一直很迷惑，冰上面為什麼總是滑滑的呢？

首先得來了解一下，什麼是冰？

冰就是固态的水，這個大家都知道。而對于大多數物質而言，固相比液相的分子結構更加緻密，但是冰卻不一樣，當溫度降到0℃時，水會開始結冰，這時原本連接水分子的特殊氫鍵會在水分子之間形成額外的空間，這也是冰山為什麼會漂浮在海洋中的原因。

左邊是液态水，右邊是固态冰

基于冰的這一特性，在冬季奧運會上，不同的冰雪項目也需要使用不同的冰面，比如速滑賽道上需要使用不含礦物質的純淨水凍結成冰，并且要多鋪幾層，弄得非常厚實。因為在水結冰所形成的規則六邊形結構中，礦物質或鹽粒等雜質會破壞結構的穩定性，從而在冰面上産生薄弱點，對快速滑行中的運動員造成影響，畢竟速滑比賽，毫秒之差就是一個名次。

其他的如花樣滑冰運動員喜歡溫度更低（﹣4℃）的冰面，可以增加抓地力和控制力；曲棍球運動員則偏向于更硬的冰面。

而對于科學家來說，這個特性是他們弄清楚冰面為什麼很滑的重要線索。

1850年，科學家詹姆斯·湯姆森就曾對“滑滑的冰”進行過科學的解釋，他認為冰的密度既然小于水，那麼在高壓下，壓力會導緻水分子之間的氫鍵斷裂，使表面的冰融化成水，從而讓冰具備一定的滑動性。

當湯姆森将他的猜想進行檢驗時，通過施加更大的壓力确實降低了冰的熔點，但問題是，如果是一個普通的（68公斤）滑冰運動員，他隻能将冰的熔點從0℃降低到-0.016℃，而一般的滑冰場溫度通常維持在-3℃~-5℃左右，簡而言之：滑冰者無法對冰面施加足夠的壓力來融化冰面。

另外，壓不壓力的其實不關鍵，因為就算是硬币、瓶蓋之類的小物件，放在冰面上也會滑動，而這些物品顯然不會産生明顯的壓力變化。因此壓力假說很難解釋“冰面為什麼是滑的”。

除了壓力作用，摩擦生熱似乎是一個更直觀的解釋，當運動員在滑道上飛速滑行時，滑冰鞋在冰面上滑動的摩擦力将其動能轉化為熱能，使冰面融化成水。

但顯而易見的是，就算人們站着不動，依然有可能會在冰面上滑倒，所以加州大學伯克利分校的理論化學教授戴維•利默認為摩擦隻能算一個“二級影響”，它能幫助人們在冰面上滑得更快，卻不能解釋冰面上為什麼原本就很滑。

不過細心的同學應該也注意到了，上述兩種假設其實都有一個共同點：冰面上得有水才能變得更滑。

所以物理學家邁克爾·法拉第又提出了第三種假說：冰面上原本就有水。為此他還進行了一個非常簡單易懂的實驗，把兩個冰塊同時放在冰箱中，然後将它們疊放在一起，幾個小時後再取出來發現，兩個冰塊已經緊緊粘連在一起。

因此他認為在冰塊表面應該存在着液體層，當表面的液體相遇後，就會發生凍結。可惜受限于當時的科學條件，法拉第不能從分子層面上驗證他的假設。

不過許多研究人員都認同了這一假說。1987年，科學家借助X射線成像技術觀察到了﹣1℃下冰表面的液體層，厚度在1~94nm之間不等，差不多隻有單個細菌的千分之一寬。

下方是規則連接的水分子，上方是‘摸不着北’的水分子

而液體層形成原因是因為冰的形成過程很奇葩，這些水分子就像是在玩“抱團遊戲”，位于内部的水分子可以通過氫鍵與其他水分子抱團形成穩定的晶體結構，但對于表面的水分子來說，它們周圍缺少水分子，那就隻好對着空氣求抱抱了，所以也沒法形成穩定的結構，隻能雜亂無章地遊離在表面，最終使冰塊變得滑溜溜的。

當然，很多人并不喜歡“很滑”的冰面，因此科學家進一步對液體層展開了研究，他們發現當溫度在0~﹣5℃左右，液體層大約有5層水分子厚，然而當溫度低至-38℃後，就隻剩下大約一個水分子厚的液體層了。

也就是說，溫度越低，人們越難在冰面上滑動。（不知道有沒有東北的朋友站出來說說是不是這個理兒）

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