關(guān)于水的幾則故事

張福利

編者的話：水是我們?cè)偈煜げ贿^的物質(zhì)，學(xué)習(xí)化學(xué)常常是從水開始的，但我們真的認(rèn)識(shí)水了嗎？這篇文章起點(diǎn)雖低，但落點(diǎn)很高。作者幾十年研究化學(xué)，如今回頭再看水，卻有了不一樣的視角。本刊新辟“品味化學(xué)”欄目，誠(chéng)邀廣大作者、讀者一起品味化學(xué)，探尋化學(xué)的真正意義和價(jià)值。關(guān)于水的幾則故事

水實(shí)在太神奇了！贊美水的文字就有很多，“上善若水”，“水是生命之源”，“滾滾長(zhǎng)江東逝水”……談到水總是覺得頭緒太多，無從下手！本著“化繁為簡(jiǎn)，化簡(jiǎn)為易”的原則，還是講幾則故事好了。

故事一：“人往高處走，水往低處流”

“人往高處走”鼓勵(lì)一個(gè)人要自強(qiáng)不息，自然沒得話說（但每個(gè)人的“高處”有所不同，隨一個(gè)人的價(jià)值觀取向而千差萬別），本文暫且不提。

再看“水往低處流”。水當(dāng)然往低處流！難道水會(huì)往高處走不成？科學(xué)早就解釋清楚了，水往低處流的原因在于重力（又稱地球引力），這是常識(shí)，有什么問題嗎？

真是這樣嗎？我們不妨做這樣一個(gè)試驗(yàn)：倒少量水在培養(yǎng)皿上，拿一根毛細(xì)管往水里一插。你就會(huì)觀察到這樣一個(gè)現(xiàn)象：水沿毛細(xì)管往上走。注意：這可是水，不是水蒸氣哦！

什么道理呢？科學(xué)告訴我們，在液體狀態(tài)，水分子之間有一種引力！

由于水分子之間的這種引力，大量水分子糾纏在一起呈膠著狀態(tài)不易逃逸。這種力是什么？如果我告訴你，水分子之間的這種力，在宏觀表現(xiàn)上有一個(gè)專門的名稱，叫“表面張力”。你就會(huì)說“哦，這我知道！”。禾苗上的露珠、荷葉上的水珠形成都是由于這個(gè)道理。

水往上走的現(xiàn)象奇怪嗎？不奇怪！君不見，十幾米高的大樹之所以能從根部吸水到樹梢，靠的就是纖維形成的無數(shù)毛細(xì)管在起作用。科學(xué)還告訴我們，在一個(gè)大氣壓下，由于毛細(xì)管作用，水可以升高10.3米（理想狀態(tài)下）。

回頭再說水：

（1）微觀狀態(tài)下，水分子始終處于運(yùn)動(dòng)中，有的速度快，有的速度慢。溫度和壓力從根本上說都是分子運(yùn)動(dòng)造成的，是其宏觀表現(xiàn)，人們專門制定了一套標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行度量。

（2）總有個(gè)別速度快的水分子會(huì)掙脫表面跑到空氣中，俗稱揮發(fā)。如果一瓶水用瓶蓋擰緊，揮發(fā)和冷凝應(yīng)該處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。如果打開瓶蓋，空氣流動(dòng)會(huì)帶走水分子，最終水會(huì)揮發(fā)至干。

（3）如果加熱提高液體溫度，除了表面揮發(fā)速度加快之外，一旦液面下的水分子也開始變成氣體，形成沸騰，這個(gè)溫度叫沸點(diǎn)。

（4）水分子之間的引力大（原因在于水分子極性大形成氫鍵），造成水的比熱（克服水分子之間的引力變成氣體狀態(tài)需要的熱量）很大。

（5）俗話說“冰凍三尺非一日之寒”。其原因除了比熱大之外，還因?yàn)橐后w變固體的相變熱很大。這也是水的特點(diǎn)之一。

（6）水與大部分其他液體不一樣，水結(jié)冰會(huì)膨脹，冰比水輕。其結(jié)果湖泊表面結(jié)冰而魚類可以在冰面下自由生活。如果反過來，這個(gè)世界會(huì)變成什么樣將不可想象。

（7）水的神奇之處還有很多很多……

從這則故事我們得到如下啟發(fā)：

（1）“水往低處流”雖然是老祖宗一直流傳下來的話，難道就絕對(duì)正確、不容置疑么？事實(shí)上絕大部分知識(shí)都是相對(duì)的，有前提條件的。即使牛頓的經(jīng)典物理學(xué)足以對(duì)付日常各種問題，但愛因斯坦的相對(duì)論更具有普遍性。

（2）水往低處流，原因在于地心吸引力；水往高處走，是由于水分子之間的引力。

道理不同，結(jié)果迥異。

故事二：關(guān)于“水平”

為了得到一塊表面平整的玻璃（如果表面不平，做成的鏡子照出的人像就會(huì)變形），將金屬錫（sn，mp232℃）加熱熔化成液體，將玻璃也加熱熔化后均勻鋪在液體金屬錫上。降低溫度，錫先凝固，玻璃也逐漸凝固，一塊表面非常光滑的玻璃板就制成了（這叫浮法玻璃）。

古話說：“一碗水端平”。比如兄弟分家、鄰里糾紛，長(zhǎng)輩說要“一碗水端平”，言下之意要像水平面一樣公平。

水平面真的很平嗎？我們?cè)O(shè)想一下，如果不斷擴(kuò)大水平面的面積，我們會(huì)驚奇地觀察到這樣一種現(xiàn)象：一碗水很平……一盆水很平……一湖水很平（假定在洞穴中，沒有風(fēng)）……水域面積繼續(xù)擴(kuò)大，變成大海……你會(huì)發(fā)現(xiàn)水平面開始彎曲！經(jīng)常在海上航行的船員對(duì)這種現(xiàn)象習(xí)以為常，地平線上的船先露出桅桿，然后船身才逐漸顯現(xiàn)……

如果你愿意發(fā)揮你的想象力，設(shè)想站在太空中看地球，你就會(huì)看到海洋貼在地球表面，自然彎曲形成球面。古語說“曲則全”，其中蘊(yùn)含的深刻道理是否值得我們認(rèn)真思考？

有人會(huì)說，提出這樣與眾不同的奇怪想法，有何用處？

上面兩則故事涉及一種思維方式——逆向思維。“所謂逆向思維，即非逆向思維，是名逆向思維”。逆向思維的本質(zhì)在于看待問題更深刻、更全面。

故事三：水與道

老子《道德經(jīng)》曰：“上善若水。水善利萬物而不爭(zhēng)，處眾人之所惡，故幾于道。居善地，心善淵，與善仁，言善信，政善治，事善能，動(dòng)善時(shí)。夫唯不爭(zhēng)，故無尤。”

子曰：“仁者樂山，智者樂水”。以山水形容仁者智者，形象生動(dòng)而又深刻。小溪中的水，一路歡快地流淌，遇到水中一棵樹，輕松一繞就過去了，像沒事一樣。這就是水！我想，真正有智慧有本事的高手處理困難問題是不是也像水繞樹一樣輕松呢？

古希臘哲學(xué)家赫拉克利特說“人不能兩次踏進(jìn)同一條河流”。河有兩種含義，一條靜止的河，另一條不斷流動(dòng)的河。雖然我們看到一條多年不變的河，但河里的水不斷換新的，當(dāng)你第二次踏進(jìn)去的時(shí)候遇到的水已經(jīng)不是原來的水了。

換一個(gè)場(chǎng)景。當(dāng)我們看瀑布的時(shí)候，我們可以把瀑布當(dāng)成一幅風(fēng)景畫，是靜止的。但當(dāng)我們觀察瀑布里的水分子的時(shí)候，組成瀑布的水不斷更新，水流源源不斷，現(xiàn)在的水已非過去的水。

由此引申開去，再來看火。一個(gè)熊熊燃燒的火把，一直不停地燃燒。但我們知道，燃燒的燃油分子不斷在補(bǔ)充新的，火不熄滅的原因在于新的燃油分子在高溫下與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，持續(xù)不斷放熱發(fā)光。此火非彼火也。

再推而廣之，世間萬事萬物都在變化之中，何曾有剎那間的停留？

故老子說“上善若水”，孔子在川上曰“逝者如斯夫”。如果把水琢磨透了，離道也不遠(yuǎn)啦。

作者簡(jiǎn)介：上海醫(yī)藥工業(yè)研究院研究員，獲得國(guó)務(wù)院政府特殊津貼，上海市優(yōu)秀學(xué)科帶頭人，全國(guó)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)節(jié)能環(huán)保專委會(huì)副主任。endprint