水的第二臨界點？

在某些層面上,，水具有多種不同的形式,，這并不奇怪。取決于你觀測的壓強和溫度,，水可以是固態(tài),、液態(tài)或氣態(tài)的。在海平面,，水在100°C時轉(zhuǎn)化為蒸汽,，但是在氣壓較低的高海拔地區(qū)，水會在更低的溫度下沸騰——時間是省下來了,，但是你的茶也被毀掉了,。

在絕大多數(shù)情況下，液態(tài)和氣態(tài)是分開的,。然而,，隨著溫度和壓強的增加，情況開始發(fā)生改變,。當氣體被壓縮到一定程度時,，它的行為開始更像是液體,；而當液體被加熱，它也會趨近于氣體的行為,。當壓強或溫度足夠高,，會到達一個被稱為“臨界點”的微妙平衡點，在這一點你無法區(qū)分你看到的到底是哪一態(tài),。而略微降低壓強或溫度,，水就會回到液態(tài)或氣態(tài)。

這也是兩種液體故事的開端,。首先忽略壓強,，幾乎所有物質(zhì)在高溫下都有一個氣相和液相交匯的臨界點，但是少數(shù)材料在低溫下還有一個神秘的第二臨界點,。比如,，如果你在適當條件下冷卻液態(tài)硅和鍺，它們可以轉(zhuǎn)化成兩種不同密度的液體：原子組成相同,，但是不同的結(jié)構(gòu)賦予了它們不同的性質(zhì),。

盡管它們也很奇怪，但除了學術(shù)上的用途,，這些第二臨界點并沒有引起太多關(guān)注,。如果你不是專門研究液態(tài)硅的，這一領(lǐng)域可能不會引起你的注意,。

1992年,，波士頓大學Peter Poole 和Gene Stanley領(lǐng)導的團隊改變了這一局面。他們被一個宣稱水的密度在低溫下存在漲落的試驗所吸引：水的溫度越低,，密度漲落越明顯,。這和所有的理論預言都背道而馳。一般而言,，物質(zhì)溫度越低,，密度漲落越小。

為了探明究竟發(fā)生了什么,，Poole,、Stanley和他們的合作者模擬了水過冷的過程，他們小心地將水降溫,，使其低于凝固點而仍然保持液態(tài)。他們的計算機模擬證實了水在過冷態(tài)的密度漲落行為,，而且隨著溫度降低,，漲落確實會增大。一些有趣的機制一定在起著作用,。