你见过低于0°C，却仍然保持液态而不结冰的水吗？1988年，德国物理学家发现了在-70°C时不结冰的水。当时他们把极纯的水放在直径0.05～0.2毫米的玻璃管内，置于40.52大气压下，水仍然没有结冰，而是成为像蜂蜜一样的黏稠液体。这一发现意义非凡——发现了水在一系列物理形式中前所未有的现象。
1992年，美国波士顿大学科学家彼得·普尔和吉恩·斯坦利在实验中意外发现一个反常现象，即0℃以下的过冷水（低于0°C时仍然保持液态而不结冰的水）的密度，温度越低时起伏越大。通常，温度越低，分子越不活跃，密度起伏应越小。对于这种反常的密度变化，他们给出的解释是：水的液-固相有两个“临界点”，第一临界点是0℃，第二临界点低于0℃。在第二临界点，水会在两种状态之间快速转变，两种状态的水性质不同。
两种状态互相转化时，都会使密度突变，这一突变在临界点时最为显著。在这个临界点处，水不是一种液体，而是两种液体：一种水中的水分子是规则的四面体结构，密度较低；另一种则是无序和高密度的。
不过，关于水是两种液体的说法，不少人也持怀疑态度，甚至说普尔等人伪造实验结果。大多数研究者认为，上述反常可以用常规理论来解释。其中一种观点认为，仅仅是过冷水在凝固时的一种特殊现象，或者是在非常低的温度（例如-45℃）下，过冷水转变成了一种无序的固体。
痴迷于水研究的瑞典科学家安德斯·尼尔森综合了多年水实验的数据，提出水的确有两种不同的液态：一种水分子无序而且致密，另一种水分子则是规则的四面体结构，密度较低。在常温常压下，低密度的水分子随机嵌入高密度水分子中，人们不可能看到这种现象。在众人的质疑声中，尼尔森决定用实验让大家看到水的第二临界点。
2017年，他远赴韩国，借用最先进的技术制造出超纯净的液态水，并通过实验证明了水在同一压强、同一温度时，存在两种不同的密度。他于2017年12月发表实验报告宣布找到了水的第二临界点。
不少人认同尼尔森的实验结果，但是，也有人质疑，认为实验中记录对象是水滴，而水滴在整个过程中体积的变化极小，对于这微小的体积变化的解释有许多种，而第二临界点只不过是其中一种，尼尔森不过是为了切合自己的设想，选中了这种解释而已。
荷兰阿姆斯特丹大学的桑德·沃特森团队采用了不同的方法，尝试用防冻剂来防止水因为降温而结冰。他们在2018年3月发表论文证实水确实存在第二临界点。于是，水的第二临界点又有了新证据。
中国科学院物理研究所孟胜博士于2019年发表论文，文章认为“水是两种液体”的原因是：因为密度不同，它们的氢键的类型、氢键的键长等参数不一样，如黏滞性和扩散系数在内的性质也就有差别。现在“水是两种液体”的观点仍处在假说阶段。