水有70多条反常特性，这些性质都还处于研究之中，大家还不能完全了解它内在的机制到底是什么。
水是大家司空见惯的一种物质，但是对科学家而言，水可以说是自然界最复杂的物质之一。到目前为止，仍然需要更多的科学研究去探索水的性质，所以水对于我们来说是一个非常陌生的世界。
水可以说无处不在，在地上、地下，甚至在外太空、外星球都能找到水的踪迹。但实际上水非常奇怪，为什么这么说呢？第一个例子我想带大家去南极看一看。南极的气温非常低，很多水会结成冰。但是，在如此冷的地方仍然有很多鱼在自由地生存着。为什么在这么低的温度下鱼不会结冰呢？经过科学研究发现，在这些鱼的血管里有一种叫抗冻蛋白的物质，它可以抑制水变成冰。这是自然界中一个非常有趣的现象，但一直不为大家所知。
简单地从水结冰这样一个现象来看，事实上有很多物理和化学过程不为大家所知，也需要用更深入的科学手段去探讨这些问题。有人总结过，水大概有70多条反常特性。除了刚才讲的热缩冷胀，即密度的反常，还有很多如高比热、高熔点、热导、张力等特性。这些性质都还处于研究之中，大家还不能完全了解它内在的机制到底是什么。
水的量子效应是了解水的性质最关键的一环。如果我们能从微观上了解清楚水的结构的话，我们就能更好地了解水的很多特性，解开水的世纪难题。水的量子效应会对水的结构和性质产生非常大的影响，包括氢键相互作用，从而使水展现出一些非常反常的特性。
水的三种物相中，冰相虽然说相对简单，但迄今为止，大家发现大概存在18种冰相。在不同的条件下，它展现出不同的结构。液相可以说是目前为止水里面最复杂的一个相，没有任何的理论和实验能够回答液相的结构到底是什么。
为了看到水分子，我们不能用大家常见的光学显微镜，因为它的分辨率远远不够，所以这里要介绍一下扫描隧道显微镜，简称是STM。扫描隧道显微镜由两位瑞士的科学家Bining和Rohrer在1981年发明，他们因此获得了1986年的诺贝尔物理学奖。他们用这个显微镜可以看到表面的原子结构，这在当时来说是非常了不起的一个成就。
我们既然能看到单个水分子，那么我们能干什么呢？我们就能去慢慢地玩它、可以养它、也可以拍它。第一件事情，我们想看一看冰到底长什么样，冰到底是怎么长出来的。这是一个非常基础的概念，但是实际上没有人知道究竟是怎么回事。
离子水合过程在100多年前就已经被化学家所意识到了，但是迄今为止仍然没有人真正看到过离子水合物到底长什么样，离子水合过程是不是能够发生，水分子在离子周围到底是什么样的构型，离子周围到底有几个水，实际上这一系列的基础问题都很难回答。
最后，我想和大家聊一聊能源的事情。之前我们都是在用显微镜看水，那我们能不能操控水呢？答案肯定是可以的。我们可以让水分解，把它的氢氧键打断，让水变成氢气和氧气。产生氢气的意义是什么？氢气是一种非常清洁、非常高效的能源，氢气燃烧可以产生极大的能源。同时，氢气燃烧之后变成水，水又可以分解成氢气，这样可以形成可循环的清洁能源，而且在这个过程中不会产生任何污染。
今天给大家展示了一些水的特性。实际上，水在我们生命体里也是非常重要的物质。没有水，蛋白质不可能折叠；没有水，人体内的化学反应也不会发生，人就不会存在。由此可以看到，从结构上来说，水是非常柔软的物质，但在科学上它是非常难啃的一块骨头。科学家们用了最先进的实验和理论模拟手段，试图深入到原子和分子尺度，希望通过高分辨的研究能够揭示更多水的奥妙，让水更好地为人类服务，造福人类。