关于水的颠覆性知识(中）
↓↓↓↓↓↓
点击本行文字收听
关于水的颠覆性知识(下）
↓↓↓↓↓↓
点击本行文字收听
语音线上分享：宁孜勤
主持人：金姝茵
语音制作：于海丽
文字整编：于海丽
作者简介宁孜勤
南京大学社会学院河仁慈善学院兼职教授、南京大学企业家联合会常务副会长、南京大学爱知求真读书会会长。
我们常说“上善若水”、“水利万物”。那么，我们对地球上所有生命都赖以生存的物体，了解有多少呢？
绝大部分人从小就接触到各种有关水的常识。我们的化学老师早就教给了我们很多水的知识，比如水分为液态、固态、气态三种形式。
大家一般普遍认为水是一种简单平凡的物质，有两个氢原子和一个氧原子组成，我们对水的理解已经很透彻。世界上也没有几个专门去研究水的化学家。但是事实上，我们以往的许多知识，可能都是错的。比如以下几个问题：
——我们的医学常识告诉我们，心脏是供给全身血液的主要动力来源，他甚至可以把血液源压到肢端的毛细血管内。那么，我们要问，人的心脏功率只有几瓦，如果我们建立个人体血管的模拟模型，并用真的血浆来试验，你就会发现，如果要达到这个目的，心脏功率必须达到几十瓦，即便如此，有些毛细血管仍然是力所不及。
——世界著名生物细胞学家凌宁（华裔）挑战全世界，声称细胞中的水与杯中的水毫不相同，为什么？
——冰为什么与其他物体不同，其固体表面为什么那么滑？（以往的知识仅仅告诉你是因为表面太平，这是真的吗？）
——水真的有记忆和感情吗？
——按照现有的化学理论计算，米高的毛细管是不可能实现的，而加拿大红松经常长到米以上，它是怎么将水从树根送到树梢的？
——如果我们某个地方受伤，往往会产生肿胀，为什么液体可以这么迅速的涌向受伤的地方？
——根据“潘姆巴效应”，为什么热水比冷水结冰更快？
——为什么很多昆虫可以在水面上行走？
——为什么大部分物体遵从热胀冷缩原则，而冰却不同？
......
以上这些问题，以往的解释往往都似是而非，并不能真正的解答。因此，今天的讲座，我们试图给大家介绍一些有关水的最前沿的知识，这些研究颠覆了以往对“水”的很多科学解释。了解它对我们在生活中理解许多现象具有极大的帮助。
我们理论的核心在于：水除了液、固、气三态（相）之外，它还有第四相。
图1水分子
我们从化学上了解了水是由两个氢原子和一个氧原子组成。
图2自由水
以往我们认为水分子是相对稳定的。他们对外显示电中性，但是下面的一个实验却让我们惊讶。
图3用水产生放电
为什么仅仅用水就可以产生极高的放电？
以往我们的主流理论都认为水分子的排布不太可能具有结构化。因为根据热力学第二定律水分子的布朗运动总是倾向于紊乱。但是，今天我们要告诉大家的却是大量界面附近的水分子会重新排布。尤其亲水的界面（或者可以认为是带电的界面）会令水分子在很长一段距离上规则排布，这即是说：“水在某些状况下是长程有序的。”
图4EZ区（排斥区）
图中“EZ”区也就是我们说的长程有序的区域，又称“排斥区”，在这个区域具有以下物理特征
*具有纳米的吸收峰（对于光的吸收），这说明自由水与EZ区内的水有明显不同。
*对红外波长来说，EZ区比自由水具有更强的吸收能力（这一点很重要，尤其对于生命）
*对于红外辐射指数来说，EZ区比自由水的辐射能力要低。
*EZ区（排斥区）的粘稠度更高。
*EZ区的密度更高。
*大部分排斥区带有负电！虽然水还是像以往一样呈电中性。但实际上却是有待负电的EZ区与带正电的区域构成的。在排斥区中，氢氧原子数目之比为3:2，而在普通的水中它的比为2:1。
*因此，在排斥区中，分子团只能是蜂窝状平面，总体带负电，这时的水分子应该写为H3O2或H1.5O
图5排斥区蜂窝状平面结构
*排斥区的立体模型，则最有可能的是上述平面结构上下错位半个氢氧的距离，从而让上下之间的正负电荷互相吸引形成的稳定结构。（可以设计成一种螺旋状的堆砌方式）。
图6排斥区螺旋结构想象
（将持续的平面移动60度产生一个螺旋结构）
*请注意，只有亲水的带电表面才能观察到排斥区的生长。其他的都可归于疏水表面。因此，我们日常生活中所遇到的各种材料的亲水疏水性。其最可解释应该是这样的。（比如表面有特富龙涂层的锅，就是利用了其疏水性而“不沾”，方便清洗）
*因此，排斥区（EZ），可以被认为是水的“第四相”。
之所以费了老半天的力气，用生涩的方式来描述“排斥区”，就是因为前沿科学家意识到，正是这种排斥区的存在，使得很多以前模糊的概念得以清晰，更重要的是可以在未来的生命科研中能得以应用。
下面我们谈谈在日常生活中的应用。
一、纸尿片为何吸水却不滴出来前面我们提出了这样一个问题。为什么果冻和纸尿片可以吸收那么多水而不会滴出来，哪怕其中水的占比甚至超过了99%，现在我们可以大胆的解释这个现象。凝胶的基质中有无数的亲水脉络，而这些脉络将普通水转化成了排斥区水。这些排斥区的平面牢牢地（通过静电力）黏在了亲水脉络上，正因为此，它们的水不会滴出来。
二、排斥区之所以名为排斥排斥区之所以名为排斥，就是因为排斥区的晶格极其狭窄，而且由于错位排列，使得间隙和入口更加小，使得大部分溶质都难以进入，因此它非常排斥各种溶质量，只有氢离子或更小的实体可以通过。而氢离子却容易被排斥区的复电排斥掉。著名的华裔科学家凌宁利用这一概念，在细胞科学上提出了一个革命性的见解：他强调水的结构化在细胞功能中起了关键作用，细胞的带电表面使得附近的水分子有序化。从而排斥大部分溶质。因此，很多溶质在细胞中的浓度都很低，这一理论对于我们研究药代动力学有着重要意义。
三、电池效应由于存在带负电的排斥区，则在排斥区外一定存在带有正电的区域。而将这两个区域通过电极和导线连接便构成了电池。实验证实了这个现象。
图7界面电池
我们知道，当我们对外界产生反应时，都是神经系统给大脑发了信号，神经信号是靠电来传递的。神经细胞带有负电，而在这些细胞之外的区域带有正电。当受到刺激时会激发一次局域放电，电流可以沿神经一直传到大脑。因此电荷分离系统效应是神经信号传导中非常重要的一个特征，每条神经就像一个放电的电池。
于是，根据排斥区理论，我们可以挑战以往的所有观点。就像我们已经看到的那样，在带电界面或者亲水性界面附近的水，会变成排斥区水。既然在细胞中有着非常密集的带电界面。而细胞中的水，大部分为排斥区水。那么，神经细胞的负电性实际上是来自排斥区的负电性。
进一步，如果是排斥区水驱动了细胞中的电活动，那么细胞包括神经细胞，在切成两半后仍然可以成活这一现象看起来是就顺理成章了。（而不是像现在通常认为是细胞壁的离子泵功能。）
有趣的是，在实验中，如果在水中加入麻醉剂，比如利多卡因，都能可逆性的减少排斥区的尺寸，这就从另外一个方面证明排斥区是神经传递信号的来源。
有趣的是在实验中，如果在水中加入麻醉剂，比如利多卡因都能。可逆性的减少排斥去的尺寸。这就从另外一个方面证明排出去是神经传递信号的来源。
四、水电池的能量来源既然水电池是一个电力发生源，可以像真的电池一样用来取用电源，那么我们就会问起水电池的能量来源是什么？
理论说明过于枯燥，我们在这里直接告诉大家答案。那就是包括光在内的所有电磁辐射波。光，尤其是阳光可以直接促进排斥去的生长。经实验。找出对其作用最为明显的是波长为三千纳米的红外光，并且排斥区的长度与光强和照射时间成正比。
而另类能量，比如超声波。他有可能会造成分子间的摩擦而产生机械剪力，使得排斥区减小。
所以对于大部分由水组成的人类来说，多晒点太阳。多晒点阳光才能补充正能量。否则很有可能因为细胞中排出去的减少，从而使得细胞电力不足，进而产生抑郁。
现在，我们可以作出这样一种解释，在深海中尽管光线难以到达，但是红外辐射波，尤其是海底火山附近依然有大量的红外能量。因此生命同样可以生存。
五、自由基知道了排斥区的理论之后，我们很容易解释自由基的产生。那是因为在裂解排斥区的过程中大量的水和氢离子被排斥区的晶格消耗掉。则会剩余很多的OH-和过氧化氢离子，这些物质通常被称为自由基。有时候由于他们的反应活性很高，也被称作活性氢（ROS），理论上，他们是由排斥区的裂解过程而产生。
这些物质的反应活性很高，在生命系统中，这意味着他们会在倾刻间同许多物质结合在一起，这种结合往往会破坏正常的生命反应进程，从而产生毒性。比如超氧明离子自由基就可以非常有效的杀死某些微生物。
大家也不用担心，大自然会尽一切努力清除这些自由基，从而避免类似的后果。因此在我们的身体中，每一个细胞中都有一种被称之为“超氧化物歧化酶”的东西，即SOD.SOD清除自由基的速度几乎和它生产的速度一样快。这种酶为何无处不在，尚属谜团。但是当我们对大自然充满敬畏时，应该能想到一物降一物，天道的智慧，就是阴阳平衡。只要排斥区无处不在，那么SOD也就会存在。
六、血液流动。科学家在大量的实验中发现水从大自然中吸收辐射能量。尤其是从光重吸收红外能量，可能是生命生存的活力来源。他们在实验中发现只要有光辐射的存在，这在一个亲水材料做成的管子中可以自动形成源源不断的水流流动。用排斥区理论可以很好的解释这一现象。因为在管壁上会生长出排斥区，因而会产生细微的质子梯度。也就是电荷梯度。而只要有梯度存在则会产生像梯度更低的方向的质子流。而这便是水流的驱动力。
现在回到我们一开始所提到的问题，很有可能血管中，尤其是毛细血管中的排斥区的存在，才是推动血流动的的重要动力来源。
如果光能可以驱动水流流过清水的管道，那么，光能也可以透过你的表皮推动你的血液流过你的浅表毛细血管。而穿透力更强的红外辐射，则可能到达更深的地方。同样的原理，我们从食物再转化为热能之后也会作用于我们的血管及细胞。通过排斥区的工作来进行生命运动。
在健康的成年人身体内红血球的直径会比毛细血管的直径大。红血球的直径为六至七微米。而毛细血管的直径为三至五微米。因此红血球必须挤扁拉长，才能通过毛细血管。因此大自然在人类进化过程中充满了智慧，从植物和细菌中保留了某些光合作用，即能保证我们的生命能够生长。
七、“同性相吸”我们耳熟能详的同性相斥这一原理放到水中也许就会变得正相反。而当我们把排斥区的因素考虑进来时，你就会很容易的理解这一点。费曼很幽默的对此解释说：同姓之所以会相吸，是因为它们之间存在异性。
在水中带有相同电荷的溶质颗粒之间也许会由于带有大量的异电荷。比如溶质带有负电荷，在水中由于排斥区产生出大量的带正电的氢离子。这样就会由于溶质之间大量正电荷存在而相互吸引。而且吸引距离到达溶质之间同性电荷产生的排斥力相平衡时达到稳定。这便是我们常见的悬浊液、乳浊液的产生机理。
同样的我们可以解释以下几种情况：
*云，云朵是由小水滴构成的带有相同电荷的小水滴，常会相互分开，这就是空气中的湿度。但是在阳光（红外线）作用下产生电性相反的电荷，有可能将这些小水滴聚集在一起，形成胶体晶体一样的规则排布，这就是云。
*沙雕同样的，氢离化的水会充斥在被排斥区包围的沙粒之间，类似于胶水的作用，使得沙子具有强度得以保证形态不变。
八、水的辐射能量有可能携带信息。我们知道水可以释放辐射能量，而这部分能量大部分来自自由水。但是，排斥区也能释放一部分能量，从排斥区所发出的辐射波长取决于排斥区的结构。
虽然排斥区的结构有着统计学上的共同特点。但是我们可以想象，由于各自缺陷的不同排斥区的结构也是各不相同的。排斥区中，生长于其上的物质表面有着独特的电荷分布。这些独特的分布一定会给排斥区的结构带来独特的变化。因此从排斥区辐射出的能量可以包含表面的特定信息。
如果是这样的话我们就可以想象。排斥区可以像电信、移动信号基站一样，在辐射中包含信息。
而当其他的水吸收辐射能量，是也有可能同时接受到某些信息。这些信息在新的水中有可能丢失或者模糊，也有可能由于诱发某种共振得以保留，甚至放大。这样信息就有可能保留，就像水之间互相写了份电子邮件。
尽管这些。看起来有些荒唐，但是诺贝尔化学奖得主吕克，蒙塔尼已经让这种信息手段得以实现，蒙塔尼声称他已经成功地将DNA的结构信息传播到了水中。
图八辐射能量传递信息实验。
首先他制作一份样本DNA的悬浊液，并密封在试管a中，然后制作一个密封的装满水的试管壁。放在试管a附近这两个试管都密封良好，也都没有任何物理和化学接触。然后巷这里。随后将试管b中的水加入合成DNA所必须的材料，产生新的DNA。最后发现这个新产生的DNA与试管a中的DNA其序列是一样的，而并不是随机的。
请注意，在这里。重复成功率有多高，并不是关键，关键在于它有一定的成功率。说明信息确实可以如此传递。
这里我们展开一下，大家可能都看过日本人关于水的不同状态的图片，其中的核心思想是水里是有思想感情的。以前我也曾认为其仅仅是充满想象力，但现在我个人认为这是有可能的。我们人就是由水构成的。当我们思考或者产生情感时，必定会在我们自己的脑细胞中的排斥区写下信息。而这种信息随着脑电波对外辐射后被身边的人接触。，就有可能影响其排斥区的结构，甚至复制你的信息，而当我们让这些会有信息的水结晶时，也许就会产生不同的晶体结构，从而被拍摄下来。
所以说我们人类与水甚至含水物质和生命进行情感信息的沟通，不是没有可能的。只是能否构成响应而已，记得李铁军主任常说，中药需要有病人亲属自己熬制效果才好，因为会将祝福熬进药汤，大概就是这个道理。
九、受伤和肿胀排斥区，对于扩散和渗透起着相当重要的作用，渗透作用的产生，正是由于在渗透膜两边都有排斥区。而排斥区的不对称则产生了氢离子梯度。氢离子沿着梯度方向运动，带动了液体的流动。
渗透在细胞中起到了重要的作用，由于细胞中充满了带负电的蛋白质，因此细胞间具有渗透吸引力。而细胞中有个特质及它们的含水量相对较低，水、固体比例大约只有二比一。阻碍其含水量增加的原因是由于大分子所形成的网状结构有较大强度。这样在个细胞间构成的胶联体阻碍了细胞在渗透压情况下只会有少量的水，否则我们的人类的身体要比现在更加浮肿，这是不经济的。
但是当我们受到局部伤害时，这种交叉连接被破坏，渗透的力量就会发挥出来，大量的水分带入细胞组织，导致肿胀的发生。只有在这种交叉组织重新被修复，液体逐步吸收，这种肿胀才能消失。
十、氢离子的力量在水所表现的很多特点中氢离子起了很关键的作用。一般的水中的氢离子，实际上有三个简单的特点：
1.氢离子非常充足，排斥区生长的时候会制造出海量氢离子。
2.氢离子可以迅速的抓住水分子，分子之间的融合产生了带电的水分子，这些水分子具有势能。
3.这些带电的水分子，遵循物理定理，他们会被负电荷吸引被正电荷排斥。
氢离子的这些特性在实际生活中有以下一些例子：
1.我们关节是由软骨及软骨间的润滑液组成。软骨是亲水物质，这样在软骨上就会有排斥区生长。而上下软骨间相对的排斥区生长会产生很多水合氢离子。这些水合氢离子产生的排斥力可以保持软骨间始终有一定的间隙，从而减少摩擦。这种间隙甚至可以抵抗一定的冲击力，工业上的水基润滑液也是利用这些特性。
2.冰为什么会滑？实际上是由于冰面始终有一层薄薄的水。水面的水和水合氢离子会保持物体与冰面之间一点点间隙，所以很滑。但是如果把冰放在干燥，空气中，将表面的水蒸发掉。则冰面上的摩擦力就会迅速增长，甚至有可能由于静电吸引力把物体粘在表面。
3.坚果发芽也是由于吸收水分，从而依靠排斥区级及水合氢离子产生的大量能量来破壳的。同样的例子，还有人行道上的树根可以把坚硬的路面顶开。岩石被石缝一粒树种撑开等等。古代埃及人也是利用这一力量来开采石头。他们将木楔插入石缝。然后浸湿木楔，当阳光照射木楔时产生的能量来生成排斥区和氢离子，它们产生的压力，显然是能够撬开坚硬的岩石。
十一、水的表面张力我们大多都有这样的经验，在池塘的水面上经常有很多昆虫在水面上行走自如，有的昆虫看起来还挺大，而不会掉进水里；另外的经验是在矿泉水杯子的表面轻轻的放上一枚硬币。他并不会立即沉到水里，只要没有外力干扰，则可以在水面上呆很久；过去的知识告诉我们，这叫表面张力。而以往的科学知识将表面张力归功于额外的氢键，认为表面上的空间，没有什么可以约束他们的东西。这些消失的氢键只能互相连接，从而产生了表面张力。
而现在我们通过研究发现，以往的解释错了，实际情况是马赛克一样的排斥区结构覆盖了整个表面。并且明显的向下延伸到水中，在开阔的水面上这个深度有可能达到十几米，甚至更深。当我们有能力自由潜水时，你会发现。在水深十五到二十米以下会有一个突然转变。水的密度，仿佛突然变小会迅速下沉下去，海军声呐有这样一个经验向下传播的声音可以直达海底。但是如果声音传播的方向稍微倾斜一下，那么声音会在水下某个不连续的区域突然被带走，永远到达不了海底。自下而上的情况也是一样，向上稍微倾斜传播的声音永远到达不了水面。我们猜测这个分界面（不连续的分界面），正是由于排斥区的存在所决定的。用个通俗的例子来解释排斥区的存在，会在水面形成一个一个局部的高强度区域。而这些高强度区域彼此紧连在一起，形成了水面的表面张力，像一层壳一样分布在水面。
于是我们可以合理地解释下面的这些现象：
1.为何波浪只能传播一定距离就会消失。这是因为波浪只在表层扰动，在传播过程中不断的被表层的机械张力抵消，直至消失。
2.而海啸不同，其力量是从深层推动这种山一样高且摧毁性的力量的波在排斥区，这种具有弹性物质特性的水中在彻底消失前可以传播的很远，甚至绕地球几圈，同样的可以解释为什么海啸到来前为何海水会迅速的退离岸边很远。因为海啸到来前巨大的浪，风就像抓床单一样，把海水揪起，使得外围的海水会迅速的退潮。
3.挑战阿基米德原理。我们上中学就知道阿基米德原理是这样的：物体所受到的浮力一定等于被物体排开的重量。这个原理的基础在于假设水具有压力的，而压力是各项平均的。压力是由水的重量产生的。现在当我们了解了水，表面上的排斥区，由于密度不同而产生的粘度概念。我们应该对其做些修正即在一定深度的水中物体如果能够漂浮，他是被一种具有弹性和粘度的具有连续结构的水所包围，这一点可以解释为何同样的船，在其他地方安然无恙，而到了百慕大三角就有可能葬身海底。这是因为某些因素，比如气泡，破坏了海水表面滴连续层降低了其表面力。
4.为何毛细管中的水会自动上升。同样的我们利用牌子曲原理可以解释在毛细管壁中会产生排斥区。从而在管壁与水面结合部产生细小的弯曲界面。而这个界面中充满了排斥去产生的带正电和氢离子。会产生一个向上的吸引力，与此同时在下面的水中的静电力也会产生向上的推力，（就像我们前面所介绍的那样水中的氢水管道会。产生水流一样的原理，这样水就会沿着毛细管迅速上升，直到水柱的向下重力与之平衡）。
十二、水暖成冰坦桑尼亚人潘姆巴在年偶然发现了这样一个现象，温水比冷水更容易结冰，这是为什么呢？
以往的科学解释，对此会产生一个悖论。
根据热力学定律，制造有序的晶体需要更多的能量。只有输入能量才能够通过减少伤来让结构更加有序，对于排斥区也是这样产生有序的排斥区需要电磁能量。能量提供的越多有序的区域就越大。但是对于结冰过程似乎与上述原理反其道而行之。冰是有序的晶体，但是形成这种晶体，我们需要移走大量的能量。
等有了排斥区的概念之后，我们很容易解决这个悖论。水内部所储存的大量能量，随时可以为水结冰的过程提供能量。能发这种能量释放需要将水冷却到一定的温度。而这些能量被用来制造有序。
图九、排斥区到冰的转变
通过实验论证，现在我们知道正是由排斥区出发，完成了由水到冰的转变。从图九可以看到，在排斥区的结构中相邻平面上的原子彼此之间是相互偏移约半个晶格的距离。一个平面上的电荷与另外一个平面上的异性电荷相吸引。这种吸引力使得排斥区平面紧密堆叠在一起。而与此相反，冰的蜂窝状六边体结构是上下对称堆积在一起的。与排斥区结构不同之处在于，在两个平面上的氧原子之间巧妙的加入了氢离子。这样，通过前述的那种异性相吸的原理，一个带正电的电荷将两个带负电的原子连接到了一起，于是排斥区结构就转化成乐冰。
注意，由于氢离子的加入，使得原来紧密堆积的排斥区平面被拉开了间隙，即拉大了空间，从而降低了结构密度。因此冰的体积会变得比水大。这也是为什么水结冰不遵守一般的热胀冷缩常识的原因。
同时，从能量角度来解释在形成排斥区时，排斥区会排斥氢离子，当正电荷被从负电荷附近推开时，会产生势能，在结冰过程中氢离子回到负电荷中中和了电位差，释放出势能，于是我们得以解释前述的那个悖论：能量被用于将一种有序结构转化为另外一种更有序的结构。
因此，我们可以得出这样一个结论，氢离子涌入了排斥区产生了冰。更加的，我们现在可以颠覆我们以往的常识：
1.温度不是结冰的主导因素。
事实上水并不常常在零度结冰。否则当气温降到零度时植物细胞中的水结冰，就会撑破细胞壁引起死亡，以往人们虽然能观测到到水甚至在零下八十度时才结冰，但却得不到合理的解释，只能以“超冷水”名之。
2.结冰不一定要降温。
实验发现，当容器充正电的时候，只有在热释电装置的表面才开始结冰。因此存在这样的情况：有时候增加热量还能让水结冰。
以色列的一个研究小组经过实验发现，负电荷可以让水很难结冰，即水的温度要降到极低才能结冰。正电荷的作用恰好相反，它可以提升结冰的温度，也就是说，当某种材料表面带有正电荷的时候，这种材料附近的水在温度下降不太多的时候就能结冰。
3.热力学原理的局限。
传统热力学认为，对于热能来说增加热量供应会促进热运动。但是我们从水的三种相之间的变化研究中，全部都能得到一个相反的现象，即增加能量供应反而能促进结构有序化。因此，现在我们对传统热力学的原则之一提出疑义。
最后我们总结一下，今天我们所讲的基本内容，请大家记住以下几点：
1.水有四种相
即固态、气态、液态，还有排斥区的类液晶态。
2.水储存能量
水的第四种态以两种形式储存能量。第一种方式，分子有序化储存了结构上的势能。在有序变无序时这些能量能够以不同方式释放，比如水电池。第二种方式，电池分离产生了排斥区常见的负电荷，而水合氢离子则携带了相应的正电荷。这些分开的电荷，就像电池一样储存了势能。
3.水从光中得到能量，也许我们的细胞就是受益者。
4.带有同性电荷的实体可以互相吸引。正如费曼所讲的“同性因为异性才相吸”。
我们今天所讲的全部内容都是来自于这样一本书：《水的答案知多少》。
声明