纽约市立大学高级科学研究中心 信用:CC0公共领域 水是一种普遍存在的液体，具有许多非常独特的性质
它对压力和温度变化的响应方式可能与其他液体完全不同，这些特性对于许多实际应用，尤其是我们所知道的生活是必不可少的
导致这些异常的原因一直是科学探索的一个来源，但现在，包括纽约市立大学教授尼古拉斯·乔万巴提斯塔在内的一个国际研究小组已经证明，水可以以两种不同的液态存在——这一发现可以解释水的许多异常性质
他们的研究发表在11月20日出版的《科学》杂志上
“水可能以两种不同的液体状态存在的可能性是大约30年前根据计算机模拟获得的结果提出的，”乔瓦尼巴蒂斯塔说
“这个违反直觉的假设是水的化学和物理中最重要的问题之一，从一开始就是一个有争议的场景
这是因为，由于在两种液体应该存在的条件下，显然不可避免地会形成冰，所以能够在水中获得两种液体状态的实验非常具有挑战性
" 我们都熟悉的水的通常“液体”状态对应于正常温度下的液态水(大约25摄氏度)
然而，该论文表明低温(大约-63摄氏度)下的水以两种不同的液体状态存在，低压下的低密度液体和高压下的高密度液体
这两种液体的性质明显不同，密度相差20%
结果表明，在适当的条件下，水应该作为两种不混溶的液体存在，由一个类似于油和水共存的薄界面隔开
因为水是地球上最重要的物质之一——我们所知的生命的溶剂——它的相行为在不同的领域起着重要的作用，包括生物化学、气候、低温保存、低温生物学、材料科学，以及在许多工业过程中，水作为溶剂、产品、反应物或杂质
由此可见，水的相态行为的异常特征，如两种液态的存在，会影响许多科学和工程应用
“两种液体的存在如何影响水溶液的一般行为，特别是这两种液体如何影响水环境中的生物分子，仍然是一个悬而未决的问题，”乔万巴提斯塔说
“这激发了在寻找潜在应用方面的进一步研究
" 乔瓦尼巴蒂斯塔是物理和化学博士的成员
D
纽约大学的项目
由斯德哥尔摩大学化学物理学教授安德斯·尼尔森领导的国际团队使用复杂的实验和计算机模拟来证明这一理论
这些被乔瓦尼巴蒂斯塔描述为“科幻小说般”的实验是由瑞典斯德哥尔摩大学、韩国波斯泰克大学、韩国帕尔-XFEL大学和加州SLAC国家加速器实验室的同事们完成的
计算机模拟是由乔万巴提斯塔和彼得·H
普尔，圣路易斯大学教授
加拿大弗朗西斯·泽维尔大学
计算机模拟在解释实验中起着重要的作用，因为这些实验极其复杂，并且在实验过程中一些可观察的东西是不可获得的
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