水的另外一種形態
在任何一本教科書裏都這樣寫道：水是一種化合物，它的分子式是H2O。可是，人們果真知道水是什麼東西嗎？其分子式對不對？有一點很清楚，水的分子式被人們簡單化了。人類受到汪洋大海的包圍，而海洋是如何形成的，海洋水到底是什麼物質，我們都還茫然無知。古希臘的哲學家們看到流水源源不斷，就得出結論說：水同土、空氣和火一樣，也是一種元素。地球萬物都是由這四種元素構成的。哲學家們的說法堪可稱為超群的見解，直到17世紀以前，人們始終覺得他們的說法無懈可擊。在1770年以前，人們把氣體混合物的爆炸視為壯觀的景象。點燃氫和氧，燃燒後自然生成了水。可是當時沒有誰留意到進行這種反應時生成的那一點水分。人們隻顧爭論水能不能變成“土”的問題了，為了觀察水能不能變成土，天才的法國化學家安圖安·羅蘭·拉瓦錫用三個月的時間，連續做著水的蒸餾試驗。當時，以毫無根據的假設為依據的“燃素說”，由於受到名人的推崇而名赫一時，它阻礙了人類認識的發展。“燃素說”論者認為，燃燒著的物質能夠釋放出“燃素”。盡管這位拉瓦錫已經發現了金剛石是由碳組成的，還分析了礦泉水的成分，但他卻信奉著“燃素說”。詹姆斯·瓦特這位工程師和蒸汽機的發明家，最先認清了水的本質。他雖然不是化學家，也沒有進行過相應的試驗，但他卻不固守偏見。詹姆斯·瓦特於1736年生於蘇格蘭，他在各個方麵都表現出了出眾的才華並取得了傑出的成就：製成了數學運算器、天文儀器、蒸汽機的模型。他熱衷研究著技術上的新方向——後來得名的工藝學。瓦特成功地發明了完備的蒸汽機，但是關於水他也許隻懂得由水可以製取蒸汽。恰恰由於不受偏見的束縛，瓦特才最先意識到自己的同時代人所進行的試驗的意義所在。1783年4月26日，他在給J·波裏斯特利的信中寫道：“難道不應當認為水是由燃素（氫）和非燃素氣體（氧）組成的嗎？……”他的說法得到了人們的支持。英國的學者對他的發現篤信不疑。是年7月，一個年輕的助手作為科學小組的成員訪問了法國，並將瓦特的新見解告訴給了拉瓦錫。拉瓦錫重新做了主要的實驗並領悟了這一發現的重大意義，當即將實驗結果上報給了法蘭西科學院。在報告中他對英國學者的研究成果隻字不提。結果，拉瓦錫在歐洲大陸上獲得了頭功，贏得了盛名。圍繞發明優先權屬於誰的“水之爭”從此開始，持續了幾十年。瓦特早在1819年去世，到1835年他的發明優先權才得到了最後的確認。當時，革命的風暴正在震撼著歐洲，1794年5月8日，拉瓦錫這個皇家稅務總監被送上了斷頭台。戰爭爆發，帝國瓦解，學校和教學計劃都重新改組，但除了瓦特的發明外，並沒有產生任何新的東西。其實，水完全不是發明家瓦特所說的那種簡單的化合物。事過二百五十年，人們才逐漸看到，在正常溫度下並不存在水的單個分子，雖然可以無可置疑地說水屬於流體，但它卻具有固定的結構，一定量的H2O合成了井然有序的濃縮物。水是彼此呈晶型聚合的H2O集團組成的液體。要具有一種液體能夠溶化“水的晶體”，如同溶化鹽和糖那樣，人們就可以更細致地研究水，那該多好！然而誰也沒有找到這種液體。時至今日科學家們還在猜測著：水的晶體裏是由八個還是十二個、或者三百個單個的H2O組成？也許是由大的或是小的集團組成？難道水的組成取決於水的溫度嗎？哪些測定方法令人置信？科學家們相信“精誠所至，金石為開”，水分子的奧秘終有一天會被揭開。為此，他們付出了更多的努力。1970年，物理化學家鮑裏斯·捷利亞金提出了不同以往的“聚合水”的新理論。捷利亞金用石英毛細管冷卻水蒸氣，實驗顯得平淡無奇。實驗中他似乎覺得自己製得了從未見過的一種新的水。這種水的比重比普通水重40％，在-40℃溫度下凝結成玻璃狀的冰。科學家們以為聚合水是實驗純度不佳、做法錯誤出現紕漏的產物。後來，當各國報界對“聚合水”紛紛進行報道的時候，捷利亞金的發現才引起科學界的重視。理論家們開始感到，電子計算機的運算和某些原理可以證實聚合水的存在。人們又去做實驗，竟真有人發現捷利亞金的結論是正確的！水確實存在著一種新的形態。於是，西歐的學術刊物用大量篇幅報道了聚合水。對於聚合水的存在，有人狂熱地支持，也有人激烈地反對。人們憑常識就可以解釋聚合水的產生：像塑料中無數單個的分子能夠形成聚合物，乙烯的分子能夠合成聚乙烯那樣，水的分子聚合形成聚合水——道理何其淺顯！或者並非如此？初看起來，科學家們可以通過實驗輕而易舉地解決這場“簡單的”爭論，其實談何容易！如果準確地按照捷利亞金的方法進行實驗，所得結果就與捷利亞金的相同；一旦實驗稍有改變，其結果就完全各異，甚至截然相反。人們因此不得不采取了折中的解釋：如果水放置在毛細管裏，那麼就能產生一層特殊的水，具厚度為千分之幾毫米，它便是水的特性現成因。1973年夏，來自各國的科學家聚會馬爾堡這座規模不大的大學城討論水的問題。大會學術論文業已安排就緒，會刊又發表了其他學者對新型水的研究成果。不料突然從莫斯科傳來消息說，捷利亞金已經放棄自己原來的觀點，他以為自己的發現與水的結構可能毫不相幹。在科學上這種情況屢見不鮮。在學校教科書裏，並沒有花費筆墨去描寫探索真理的複雜而又矛盾的過程。時至今日，聚合水的爭論也沒有就此而止。測定的結果依然無法解釋。我們期待著這個難解之謎早日被揭開。