说起水，我们一点都不陌生，它在日常生活中随处可见。而就是这样一个简单的分子，却一直站在科学界关注的前沿。它不仅在量子领域大放光彩，即使在最基本的物理化学性质上，也一直颠覆着我们原有的认知。
“水很无聊。”这是我已故母亲的话，它似乎反映了多数人的观点。常见的水，不是很简单吗？而另一方面，在伪科学的煽动下，世界上的另一些人似乎对顺势疗法、水记忆等“神奇特性”深信不疑。
事实上，真相介于两者之间。没错，水非常常见，它是宇宙中第三常见的分子。但是，与我母亲的观点相反，它也是复杂的。接下来要介绍的就是与水有关、至今仍未解决的几个科学问题。
究竟有多少种冰？据最新统计，固态水有17种不同的晶体形式。然而，在实验室之外，只有Ih型冰这一种形式普遍存在于地球上。第二种形式的结晶冰是Ic型，它在高层大气中少量存在，而另外15种形式的冰只在非常高的压力下才会出现。如此繁多的结晶冰形态源于水分子间的四面体网络，它是由相邻水分子之间较强的氢键构成的。
有两种液态水吗？几十年前，日本科学家声称，他们在高压下观察到了无定形冰的两相转换。由于无定形冰本质上是相应液体的静态快照，无定形冰具有两相就意味着必然存在两种类型的液态水：常规的、低密度的水，以及类似于高压无定形冰的高密度水。
水是如何蒸发的？液态水的蒸发速率是现代气候模型中主要的不确定因素之一。它决定了云中水滴的大小分布，而水滴的大小反过来决定了云是如何反射、吸收和散射光线的。但是，水蒸发的确切机制还没有被完全理解。
水的表面是酸性还是碱性？有关尼亚加拉大瀑布周围的雾气不同寻常的一点在于：单个水滴的流动就像可移动的负电荷一样。大多数瀑布也是如此。长期以来，这种现象被用来证明，液滴表面聚集的是带负电的氢氧根离子(OH-)，这意味着液滴表面是呈碱性的，pH值大于7。
纳米水有什么不同？水并不总是流动在海洋里。无论是在自然界还是在人造设备中，水经常被限制在难以想象的微小空间内，比如反胶束、碳纳米管、质子交换膜和干凝胶(一种多孔的玻璃状固体)。在只有几百个分子大小的微小空间内，被固体“墙壁”限制的水分子开始呈现出量子力学效应，包括离散性和量子相干性，与体相水分子的性质完全不同。