四川
通常情況下，物質溫度降低時會收縮，但水是個例外。有時，整齊有序反而比雜亂無序更占空間，液態水變成冰時，正是如此。
如果你曾把一只裝滿水的小瓶子忘在冰箱冷凍室里，第二天發現它鼓了起來，甚至裂開了，看上去像是冰在往外“撐”。這是為什么？
答案要從一條幾乎所有物質都遵循的規律說起。當一種物質冷卻時，其中的粒子會失去能量，運動減慢，彼此靠得更近。因此，通常溫度越低，體積越小。
但水偏偏不同。它在降溫過程中，體積確實會變小，不過只持續到接近4攝氏度。到了這個溫度，水會變得最為“緊密”。如果繼續降溫，意想不到的情況就出現了：它不再繼續收縮，反而開始膨脹。這與水分子的形狀有關。
每個水分子由兩個氫原子和一個氧原子組成。它并不是一條直線，而是接近“V”字形。這種結構讓分子的一部分略帶正電，另一部分略帶負電。正是這種微小的電荷差異，使相鄰分子之間能夠通過所謂的氫鍵相互吸引。
在液態水中，這些氫鍵不斷形成、不斷斷裂，分子仍可以彼此滑動，并靠得很近。等溫度降到0攝氏度時，它們已經沒有足夠的能量繼續維持這種無序狀態，于是開始排列成一種非常規整的結構：由六個分子組成的環狀結構，就像一個個看不見的小蜂巢。
不過，這種完美的排列會在分子之間留下空隙。聽起來有些反常，但有時有序結構確實比無序狀態更占地方。可以把它想象成一個背包。衣服如果隨手塞進去，往往還能繼續壓緊；但如果按某種特定方式疊放，反而可能出現空隙，讓背包看上去更滿。
水也是如此。冰所占的空間，比相同數量的液態水大約多9%。這就是為什么裝得太滿的瓶子放進冷凍室后可能會脹裂。
體積增大還會帶來另一個重要結果。質量不變而體積增加，密度就會下降，因此冰會浮在水面上。這看似只是個不起眼的細節，但如果情況相反，人類或許根本不會出現在這里。假如冰會下沉，湖泊和河流就會從底部開始結冰。
每到冬天，新的冰層都會不斷在水底累積，許多水域最終會變成巨大的冰塊。魚類、植物以及無數其他生物的生存都會變得極其困難。
而正因為冰浮在表面，它才像一層毯子。凍結的表層能隔絕寒冷，讓下方的水即使在最冷的日子里也依然保持液態。
這一切，都源于一個只由三個原子組成的分子。有時候，杯子里一塊普通的冰，藏著的卻是物理世界中最重要的例外之一。對我們來說，幸運的是，正是這個例外，幫助地球成為一顆充滿生命的星球。
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