为什么水是宇宙中最奇特的东西
㈠ 水是宇宙中最神奇的物质,地球生命的本源,它到底从哪里来的
这个问题涉及到水的起源,由于宇宙中存在着大量的水,水并非地球所独有,所以水的形成应该是非常古老,也许在太阳系形成之前就已经大量存在,那么地球上的水只能是同某种方式从宇宙获取的。
按照目前宇宙大爆炸的理论,那么水的起源可以追溯到138亿年前。
所以,很多科学家们认为,我们现在地球上的水,可能来自彗星和小行星,在几十亿年的时间里,无计其数的彗星和小行星和地球相撞,为地球带来了足够的水。
但毕竟地球上水的来源,还没有形成定论,所以还有太阳风生成、地球自有水等说法
㈡ 水的神奇性质有哪些比如自净能力
水,是一种极其普通的物质,也是大自然最神奇的杰作。水滋润了万物,哺育了生命,成为我们生活中不可或缺的存在,以至于我们早已司空见惯,对其习以为常。但事实上与其它液体相比,水是一种极其奇特的液体,人类对水的了解更是少之又少。最近,科学家对水的微观结构进行了研究,揭开有关水的神秘面纱…
水最怪异之处在于其不寻常的密度。我们都知道这一常识:通常情况下,随着液体水温度降低,水分子的排列会变得越来越密集,在温度约4℃时密度达到最大值,即1.0g/(cm^3)。当温度继续降低至4℃以下时,由于形成分子间氢键,液态水的密度较小,所以当水在0℃发生相变(液态-固态)时,冰比水的密度小。这就是为什么冰会漂浮在水的上面,冬季水体自上而下冻结的原因。
此外,水还具有相当高的表面张力。除汞之外,水的表面张力是所有液体中最高的。正因如此我们可以经常看到水珠滚落的景象,许多化学物质可以在水中溶解,而且水的沸点也非常高。为了研究水的这些奇异特性,科学家们需要深入到分子水平了解水的与众不同之处。
在室温和0℃以下,水分子一般呈现四面体排列,每个水分子都像搭建金字塔一样与其它四个分子相连。布里斯托尔大学和东京大学的研究人员使用超级计算机和计算机模型模拟改变水分子的金字塔样从而进一步研究水的性质。通过一系列调整,可以使水的性质发生反转,例如,将冰的密度调整至大于液态水的数值,使其沉到水底。
研究小组表示:“通过这一构建,我们发现水的异常特性源于水分子特殊的四面体排列。四个水分子形成的四面体在中心共享一个水分子而不发生重叠,这样高度有序的分子排列与其他无序排列的液体分子混合在一起,赋予了水的特异性质。”
正是水这样的性质,使我们的生活丰富多彩。水不易被压缩,这意味着它可以被推动,例如流经携带血细胞的血管;又因为它是一种很好的溶剂,我们体内的水可以溶解我们需要的营养物质;低密度的冰水也能保护生命,如果湖泊从底部冻结,水中的生命将会消失;正是由于水结冰时体积发生膨胀,当水渗入岩石、冻结、膨胀并将岩石从内部分开,反过来帮助塑造多姿多彩的地球,宇宙就是这样神奇…
㈢ “一颗星球上是否有水”,这件事为何值得关注水为何如此神奇呢
“一颗星球上是否有水”,这件事为何值得关注?水为何如此神奇呢?依据专家的探索,现阶段水仍是分辨其他星球是不是创造生命的重要规范,仅有基本明确之后,我们才会可以进行更加深刻的实践探索,从而获得精确的回答。
专家表明,实际上液体并不是分辨性命存不存在的唯一标准,仅仅它相对比较关键。我们不能积极乐观的觉得,滴水就会有性命,由于就目前收集的数据看,人们还要开展更加深刻的实践探索才可以挑选出最理想的星体。实际上近些年还有另外一种更大胆的尝试构想,地球上的有着丰富的水源,其实就是无数偶然联合作用得到的结果,也让人猜疑人类发展史的出现是否属于某类高等文明有意定制的。宇宙里存有无限潜能,我们或许一直在做单选题,但是我们也必须得承认,的生命发生本身就是一个惊喜。因为他们的能力不足,现阶段依然不能得到精确的回答,只有继续在宇宙里找寻更多的是水星体。
㈣ 在科学家的眼里,水为什么被称为自然界“最复杂”的物质之一
现在的人越来越注重 健康 生活,早上起来的第一件事,就是喝上一杯水。“多喝水睡眠足,瓜果蔬菜营养好”,这一句耳熟能详的儿歌将 健康 生活的几大要素都说完了,这其中喝水是排在第一,这足以证明喝水的重要性。
如果不吃饭,人一般能够坚持存活一个礼拜以上,但是如果不喝水,那么很有可能只能坚持三天左右。因为人体的组成元素中, 水一般占据百分之六十以上 ,长时间缺水会导致身体中大多数器官都无法正常运转,最终缺水的人会死于器官的衰竭。
水对身体 健康 有好处,但也不是可以毫无节制地喝水。很少人知道,其实 喝水也会中毒 ,这就是传说中的水中毒现象,因为 大量喝水会使得身体中的细胞吸收过多水分导致膨胀,引起细胞出现稀释性低钠血症。
如果在大量出汗后快速喝5升以上的水,这就很有可能会引起水中毒,严重甚至可以致命。
在生活中,水对生命而言既是最重要的生活必须元素,又是一种随处可见的物质,因此很多人都对水的存在习以为常,认为这是一种全世界最为简单的物质,但如果我们能对水进行深入研究,就会发现, 水的复杂性远超我们的想象。
普通人对水的了解十分简单,基本都是只知道 水会随着温度的变化,而改变自身的形态, 在正常的大气压下,水会在低于0摄氏度时凝结成冰,在100摄氏度时开始沸腾。
大家只要认真思考一下,就不难发现,水的结冰和沸腾温度也太过于凑巧了吧,怎能刚好在0和100这两个数字时就开始发生变化呢?原因其实很简单,因为 摄氏度这个单位,一开始就是以水的变化状况作为标准设立的。
除此之外, 水还被用作重量标准的定义,一升水等于一公斤 ,这是最为基础的物理知识,因此我们现在的重量标准其实也是以水作为标准的。虽然从2019年起, 一千克的定义改为使用普朗克常数为基础的公式进行定义, 但是一升水仍旧是现在重量标准的一千克没有改。
从单位的定义我们就能看出水对人类的重要性,因为人类的生活环境全都无法离开水,因此以水来设定温度标准,更能让人清楚地意识到温度的变化情况,而且也能让我们更简单地比较其他物体的重量大小。
但是除了上文所说的水的特性,其实有很多有关于水的特性是一般人根本不知道的,或者即便知道也不会很在意。
比如说水具有 热缩冷胀 的特性,这是一种很神奇的状态,我们知道大多数物质都具有热胀冷缩的性质,而水却是更好反过来的,如果我们使用一个玻璃瓶装满水放进冰箱,那么我们将会很大几率在水结冰后获得一个碎裂的玻璃瓶。
当然水会在结冰后膨胀,其实主要是因为 水属于多聚物 ,水在 4摄氏度 以上时,其实也是热胀冷缩的,但是水降温到4摄氏度时, 密度达到最高 ,因为当温度继续下降到零度的时候,水的密度反而会下降,这就导致水转换成冰的时候会出现膨胀现象。
正是因为水在0~4摄氏度时会出现这种神奇的热缩冷胀现象,生命才有存在的可能。因为热缩冷胀就意味着水结成冰后,它的密度将会比水更小,所以冰块都会漂浮在水面之上。
如果按照一般物质的特性, 固态状态比液态更重 ,那么冰块将会全部沉在水底,于是地表上的水将会被一层一层地凝结成冰并且掉到水底去,所有的水域都将全部凝结成冰块,那么将没有任何生命能在水里出现。
除了热缩冷胀,水还拥有 高比热容、表面张力巨大、热水比冷水更容易结冰、强大的溶解能力 等等特性,这些都是相对于其他物质而言,十分反常的特性。
换句话说,水这种世界上最常见的物质之一,却拥有世界上最不常见的物理特性,而导致这种种特性的出现的主要原因,很有可能是因为 水的量子效应 。
水的构造其实十分简单,它的化学式是 H2O ,由两个氢原子和一个氧原子组成的一个分子,这两种元素都是宇宙间十分常见的物质,加上氢元素与氧元素十分容易发生反应聚合成水。
因此大多数岩石行星刚刚形成的时候都会拥有大量的水分,但是随着时间的发展,如果地表温度太低,星球就会被冻成一个大冰球,如果的地表温度过高, 表面的水会被恒星蒸发成水蒸气,然后被光解还原成氢氧元素。
所以地表上拥有大量液态水在行星中反而是一件十分罕见的事情, 只有在稳定大气层保护下,才有可能保证地面上有液态水的存在。
所以液态水在我们看来可能十分常见,但是 在宇宙中水更多的还是以冰的形式存在 的,这可能也是为何宇宙中生命出现的几率那么低的原因。
说回组成水分子的氢氧元素,由于水表现出来的种种反常特性,科学家们一直都努力研究水分子的特殊性,但是一直以来都没什么收获,直到量子力学成型后,科学家们才开始将考虑 水是否具有量子状态 。
在大家的印象中,水分子是两个氢元素使用 共价键 连接到氧元素中,它并不是一条真实存在的链条,它只是一种比较弱小的力,将三个原子稳定地组合在一起形成一个化合物质。
而水分子与水分子之间也有一个将其连接起来的弱小的力,这就是 氢键 。正是由于氢键的存在,水的各种反常特性才会出现。
氢键与共价键是两种不同的概念,水分子中氢原子与氧原子是依靠共同运转的电子才连接在一起的,因为 氢原子只有一对电子 ,在与氧原子组成水分子之后,氢原子的电子就被固定了,所以它的原子核就露出了一部分。
我们都知道 原子核都是带正电 的,所以这时水分子中的氢原子就带正电。而氧原子比氢原子拥有更多的电子,因此即便与氢原子共用电子,它依旧带负电。所以 当多个水分子存在时,水分子中的氢氧原子之间就会产生一种吸力,这就是氢键。
氢键与共价键最大的不同之处在于, 它可以轻易地被分离 ,当我们从一杯水中舀出一勺水时,就有无数的氢键被分离,当水被烧开变成水蒸气时,几乎 所有的氢键都会因为水分子的活跃而断裂 ,最后水就变成了气态的水蒸气。
但氢键的微弱的吸引力正是水元素具有奇怪特质的原因,比如 两滴互相靠近的水滴会融合成一滴水 ,还有水面神奇的张力,都是氢键在起作用。
科学家们通过研究氢键,发现氢键这种力的产生, 一部分是因为上文所说的正负电极吸引,另一部分则是因为量子效应 。科学家们发现氢键之中的氢原子,会有一定的位置 涨落 现象。
所谓的 量子涨落 ,说得形象一点其实就是在水分子的氢原子,它会在特定的范围内不停地瞬间移动。这种量子现象的原理以目前人类的物理理论知识还无法完美地解释,但是科学家们可以确定的是,正是因为这种位置涨落的现象,让水分子之间产生氢键。
说回到我们对水这种物质的最初认识,水可以分为 固态、液态和气态 ,在我们的印象中,冰的分子结构是固定而且整齐的,液态水分子的结构则是没有任何固定状态的,而气态水分子则是单独一颗并且四处运动的。
但是经过科学家们的研究,发现实际与想象中的好像有些差别。在我们印象中最为简单的固态冰,都拥有 18种 不同的分子结构,不同状态下凝成的冰,都会导致冰的分子排列出不同的形状。
我们最熟知的 碳元素 ,就是 因为分子排列形状不同而显示出不同的性质 ,黑乎乎的石墨、闪烁且高硬度的钻石、拥有强大韧性的石墨烯,都是如此。
导致固态冰拥有如此多分子结构的原因,其实还是因为 液态水的不稳定和混乱 ,液态水中的水分子可以是四面体形状,也可能是连成一条线的链式形状,更有可能是完全混乱随机分散的形状。
直到现在, 液态水分子结构的运行规律依旧没有定论 ,科学家们已经无法使用特殊的方式计算出它的分子构造,只能想办法实际观测水分子的形态,才能进行更深层次的研究。
其实大多数人不知道,虽然我们的显微镜技术已经十分先进了,但人类直接观测分子状态还是很有难度的, 并没有显微镜可以直接看到分子,所有的分子构成基本都是通过计算出来的。
为了直接观测水分子的结构状态,科学家们也是费尽了心思,在 扫描隧道显微镜 研发出来后,人类才正式有机会可以用肉眼看到分子的真容。
使用扫描隧道显微镜其实看到的现象也并不是教科书上的水分子,科学家们也只是能看到 围绕在水分子周围的电子云 ,随着科学家门的观测,对于水分子的结构也有更加深入的了解,但是了解得越多,反而越觉得水分子运动的不规律。
所以水的结构才会成为科学家们提名的本世纪125个最具挑战性的科学问题。只有彻底明白水分子的运动规律,才能更加准确地掌握水的性质,才能更好的了解这种与生命息息相关的物质。也难怪, 科学家们会将水称为自然界最复杂的物质之一。
也许当初海洋中的氨基酸就是在说水分子的随机运动中被结合成蛋白质,但这种随机运动很可能并不是完全随机。
如果水分子的运动是具有规律的,那么这将意味着其他星球上的液态水中的氨基酸也会被水分子的运动导致结合成新生命。也就是说,宇宙中生命的出现将会成为一件必然的事情。
第一个原核生物,就是在液态水中组成的, 从此以后,所有的生命都将注定无法缺少水这种关键元素,除了病毒,世界上所有生命体中都回蕴含着大量的水分,正是依靠这些水分的特性,每一个细胞才能成功运转。
所以明白水的特性产生原因,也是弄清楚生命起源的路径之一。
㈤ 为什么水在太空中会变成球状
在我们这个多姿多彩的世界中,充满着大大小小的一些科学现象。最开始的时候,并没有太多的人注意这种现象的存在。但是随着人们越来越智慧之后。对于世间的万事万物都有了自己的想法和观点。由于我们人类生活在了地球,这样就会阻碍我们对于很多科学的一些认知。就像是我们觉得自己在地球上是最为智慧的存在,但是在宇宙之中,说不定会有着比我们更加智慧的生物的存在,而我们人类并不知道。在地球上,我们已经习惯将自己作为一个世界的王者一般睥睨众生,但是在宇宙中我们又只是一个个狭小的存在。
如果在太空中的话,这个水就会呈现出一个完整的球状。这是因为在太空中是不受到任何作用力的影响的,所以水分子会因为自己的分子之间的引力的作用呈现出最为原始的一种形状,这个球形就是水分子之间的没有引力的情况下的状态。
㈥ 为什么有人说水是世间最神奇的现象之一呢
你好,我是赤峰老刘,非常高兴回答你的问题,那么为什么有人说水是世间最神奇的现象之一呢?
水是生命之源,万物生长离不开水,它在常温下是一种无色无味的透明液体,在化学方程式为H2O,是由氢、氧两种元素组成的无机物,无毒,可饮。是咱们地球上最常见的物质,我们地球表面,72%被水覆盖,它在空气中的含量比较少,但却是空气的重要组成部分,固态的水,也就是我们所说的冰密度比液态水的密度小,所以冰会漂浮在水面上,但水结成冰后体积会变大。水不像其他液体的最大密度会出现在熔点,它的分子是有极性的,也就是说水分子的正负电荷中心不重合,所以水成为了最好的溶剂。科学表明,儿童体内有80%的水,老人体内达到60%左右,而中青年体内则70%。
一、水是人体正常代谢所必须的物质,无可替代,正常情况下身体每天要通过皮肤、内脏、肺以及肾脏排出1.5升左右的水,以此来保证毒素彻底排出体外。
二、水在机体内有许多重要功能,水是细胞原生质重要组成部分,在体内起到溶媒的作用,溶解多种电物质,也可以说起到运输作用,传递营养物质,代谢废物和内分泌物质,比如像激素等等。
三、水有较高热导性和比热,可作为载热体在体内和体表间传递热量,起到对人体体温的调节作用。
节约用水,有人说将来地球上人类的眼泪是最后一滴水。
而关于水的起源也有许多说法,听起来各有各的道理,《自然》杂志称,德国明斯特大学的科学家通过对来自加拿大不列颠哥伦比亚省塔吉胥湖陨石和地球岩石样品同位素分析显示,水在地球出现的时间比人类预想的要晚一些,这在很大程度上反驳了有说水来自陨石表面冰层转变而来的说法。但最有代表性的就是外源说,和内源说,这两种说法。简单的说一下,外源说,顾名思义,认为水来自地外。而自源说意思就是来自于地球本身。但真正从何而来,还有待于我们随着科学发展去揭开这个神秘的千古未解之谜。
谢谢!
水与生命有关
水是人世间传奇的产物,水是最美丽的缔造者,是生命的源泉,水眷恋着人间,把花草神奇地创造出,一副无比动人的画作。
水能在大自然中,滋润着大地,在水潭中,渲染出一片彩墨山水,彩池抹上色彩,融合了水边,同时多变的山川草木的倒影,在阳光的雨露下,艳丽多彩。因此,水是人们不可缺少的产物,自古至今,水是给人们带来无比的用处和欢乐,我们到处游山玩水,那漓江的水,那漓江的山,活像一幅美丽的山水画,那洱海的水,深沏透底,水光映照着山水,美到极至。
由此而来,我们眷顾着水,我们离不开水,水是人们取之不尽,用之不绝的产物,水是人们不可缺少的产物!
因为‘’水‘’善利万物而不争,故为“上善若水”。
‘’水可载舟,亦可覆舟‘’,此乃水之其他物品所不能具有的特性。
故“水”乃世间现象中最为神奇的所在。
水善利万物而不争,处众人之所恶,故几于道,居善地,心善渊,与善仁,言善信,正善治,事善能,动善时,夫唯不争,故无尤。
能变身,液态、固态、气态。多牛掰啊
先科普下什么是水?
水(化学式:H₂O)是由氢、氧两种元素组成的无机物,无毒。在常温常压下为无色无味的透明液体,被称为人类生命的源泉。水,包括天然水(河流、湖泊、大气水、海水、地下水等){含杂质},蒸馏水是纯净水,人工制水(通过化学反应使氢氧原子结合得到的水)。水是地球上最常见的物质之一,是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源,也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要作用。它是一种狭义不可再生,广义可再生资源。 纯水可以导电,但十分微弱(导电性在日常生活中可以忽略),属于极弱的电解质。日常生活中的水由于溶解了其他电解质而有较多的正负离子,导电性增强。 摄氏温标规定在一个标准大气压下水的沸点为100℃。
水的神奇首先体现在万物离不开水。
是的,水在地球上是永恒的,你刚刚喝下去的水经历过无数次的蒸发升腾的大气循环,换句话说,你刚刚喝下去的水,可能是几万年前别的动物排出体外的.....
水是生命的源泉,人体构造的主要成份(约占人体重的三分之一)维持人体正常生理活动不可缺少的营养物质之一
1) 水的特殊之处在于:
首先是化学性质:
a)稳定,水分解温度在2000度以上,化学反应其实就是旧键断裂,新键形成,而水的HO-H键需要450kJ/mol以上能量才可断裂,比C-H键键能更高。
b) H-O-H呈一定键角(104.5度),电子云在O原子富集,故水为大极性分子,且存在对化学、生物均十分重要的次级键——氢键。氢键可以稳定蛋白质、DNA等生物分子结构,可以使药物与靶点结合,可以使不对称催化成为可能……
c) 水洁净无毒(水的LD50 值大于90000 毫克/ 千克,但人一次性喝掉6升以上的水也可能危及生命,不建议尝试),环境友好,是自然界极性最大的溶剂,也是溶解物质最多种类的溶剂,生物体内的一切生化反应离不开水环境。近来发现它作为溶剂发生化学反应时有时可以产生意想不到的效果,可参考东京大学的Shu Kubayashi编辑的Water in Organic Synthesis专栏(Water in Organic Synthesis - Thieme Chemistry - Georg Thieme Verlag)
d) 除了溶剂,水也是重要的反应物。生物上水作为最常见的H原子供体,近来也有很多水作为化学反应物的例子,参考Xiao-Feng Wu编辑的Solvents as Reagents in Organic Synthesis: Reactions and Applications(ISBN: 978-3-527-34196-2)。
其次其物理性质:比热容几乎是常见物质最高, 表面张力除金属液体(如汞)以外最高,同分子量分子中熔沸点最高等等,基本上都归功于氢键存在。
2)不仅仅是生命发展,生命本身也离不开水,无可替代的生化反应溶剂,有句话不无道理:人体80%都是水,所以80%的问题都可以用补水解决。
3)作为溶剂的话,当然有一些反应用低一些极性的溶剂可能会更好,另外还有一些离子液体(ionic liquid)可能极性比水更高。但要说到哪种物质可以替代水的地位,目前还没有发现……首先生命体基本上只耐受水这一种溶剂。按氢键气态解离能来看,NH3,H2S中氢键均较弱(
㈦ 寻找宇宙生命的第一要素为啥是“水”真能找到外星人吗
当我们学会仰望星空的时候,我们就在思考一个问题,在那遥远的星空深处,是否也有一双眼睛正这样看着我们?它们会不会也会问出这样一个问题:我们是在这个宇宙中是唯一的吗?外星到底存不存在?在我们的星球以外,还有着其它的文明吗?
这几个问题困扰了我们无数年,随着近代拍摄技术的发展,还出现了越来越多关于UFO的存在证据,我们愈发怀疑外星人的存在了。
所以,在这无垠的星空中,地球虽然平凡,但是却一点也不普通,它对于我们人类乃至所有的地球生命而言,它是宇宙中最重要的存在!