我们对水的特性已经习以为常,但科学家明确地告诉我们,从生物学角度而言,我们还有许多东西需要好好学习。支持热水结冰比冷水结冰更快这一反常规说法的研究正好说明了这一点。

 

　　1969年,一位名叫埃拉斯托·姆佩巴(Erasto Mpemba)的坦桑尼亚学生说冰淇淋配料在热的时候比冷的时候冷冻得更快。当时这一说法立即成为了新闻,尽管对水的这一奇异特性已经报道了好几个世纪。怀疑论者则嗤之以鼻,而姆佩巴的老师则把它戏称为“姆佩巴物理学”。

 

　　现在该是重新审视这一戏称的时候了。美国华盛顿大学的乔纳森·卡茨(Jonathan Katz)对“姆佩巴效应”进行了研究,发现这一说法是对的。他解释说,这与水的硬度有关。溶解在水中的重碳酸钙和重碳酸钙镁会使水变硬,从而使其具有比重碳酸盐含量较低的软水更低的冰点和更慢的冷却速度。而给水加热会引起重碳酸盐析出,最常见的例子就是热水壶里的沉淀。因此可见,给水预热(好比姆佩巴的冰淇淋配料)会使水软化,从而使其在比冷硬水高的温度结冰且速度更快。

 

　　卡茨博士根据《新科学家》杂志上的一则报道推测,姆佩巴效应总是不明显的原因可能是因为实验者用的是软水。在这种情况下,给水预热就没多大意义。

 

　　德国海德尔堡大学的颜·祖巴维库斯(Yan Zubavicus)和迈克尔·格鲁尔茨(Michael Grurze)两年前在《科学》杂志上回顾水的物理属性时,对“液态水是世界上最神秘的物质之一”这一论断作出了解释。他们写道,水能够形成13种冰晶形式“,而且还可能形成无数种非结晶形式。”在分子水平上对水的研究表明,呈交叠金字塔形四面体的传统水分子结构图实在是太过于简单化了。

 

　　例如,美国西北太平洋国家实验室的格雷格·金梅尔(Greg Kimmel)及其同事已经制作出能够像防水油漆那样斥水的水膜。他们在铂金表面铺上一层只有一个分子厚度的水膜。该水膜的分子将其所有附着点固定在铂金上面,从而防止别的水分子附着。这样一来,任何新来的水就被断然排斥,就像雨滴落在打过蜡或封过釉的汽车表面上那样迅速滑落。

 

　　那么在室温下将水冷冻又是怎样的情形呢?韩国国立大学的姜宪(HeonKang)及其同事已经证明强电场能使水变成固态。这在水被限制在狭小通道里———例如细胞生物过程中所涉及的那种情形———的时候特别有效。同时,德国马普学会的哈拉尔德·赖克特(Harald Reichert)等人也找到了探究水分子如何在显微水平上迅速(重新)排列其自身结构的方法(很可能以科学家初始想象的方式影响水的特性)。水是构成我们的环境并维持有机体生命的最重要物质之一。然而,我们对这一最为熟悉的物质所说的话只能是“:H2O,我们对你了解得太少了。”