水的答案知多少--水的第四相：不只是固态、液态和气态 9787122239563 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李政 著

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店铺： 博学精华图书专营店

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122239563

商品编码：29641216966

包装：平装

出版时间：2015-09-01

基本信息

书名:水的答案知多少--水的第四相：不只是固态、液态和气态

：59.00元

售价：43.1元,便宜15.9元,折扣73

作者:李政

出版社：化学工业出版社

出版日期：2015-09-01

ISBN：9787122239563

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

你可曾想过：在一杯水中潜伏着怎样的秘密？纤细的蒸气为什么会从一杯热茶中袅袅升起？白云为什么会一朵朵挂在天空？汽水中的气泡为什么会越长越大？果冻为什么不会滴出水来？舌头为什么会被粘在冰棒上面……这些看似简单的问题却没有那么容易解答。因为要想解答这些问题，科学家们需要在一个危险的科学领域中去探寻。水的研究在过去饱受打击，那些试图弄清楚H2O的“社会行为”的科学家们的名誉乃至生计遭受着很大威胁，就像是被人涂满沥青、插上羽毛、拉在大街上一样。尽管如此，仍然有一位无畏的科学家——波拉克教授，勇敢地踏入了这个危险的领域。他通过简单而严谨的实验，揭示了水分子的排布结构以及性质。他通过对话的方式建立了一个简洁的框架，展示了水的结构是如何影响我们这个世界的。波拉克教授将带领我们启航，给我们展示一个神奇的世界。请跟随波拉克教授一起来重新认识我们这个世界，不要认为一切都是理所当然的，莫要忘记我们儿时追寻“为什么”的梦想。

内容提要

水，覆盖在地球上，弥漫于天空中，充斥在细胞里；水，无处不在，然而却没有你想象得那么简单。
看看你知道下面这些问题的答案吗？
为什么冰的表面很滑溜？为什么果冻中含水量大于95%，水却不会从中滴出来？为什么热水比冷水结冰快？为什么一杯香槟中会无休止地产生气泡？为什么水滴可以漂浮在水面上？为什么液态水可以在两个烧杯之间形成一道水桥？……
生活中有许许多多像这样好玩又奇怪的现象，你想知道为什么吗？
华盛顿大学的杰拉德·波拉克教授知道这些关于水的答案。波拉克教授经过多年的研究发现：水不仅仅有固态、液态和气态三种相，水还存在第四种相—液晶态。有了这个秘密武器，所有的奇怪现象都迎刃而解了。
现在，就请热爱思考的你开启我们的神奇之旅吧，来了解一下我们*熟悉却也*陌生的一种物质—水。

目录

部分 水的奥秘：开辟一条道路/001
章 迷雾重重/002
第二章 水的社会行为/008
第三章 界面水的谜团/016
第二部分 水的隐藏身份/031
第四章 水有第四相吗/032
第五章 水做成的电池/050
第六章 给水电池充电/060
第七章 水—大自然的发动机/071
第三部分 水中有乾坤/085
第八章 万物皆吸引/086
第九章 布朗的舞蹈：能量驱使的运动/096
第十章 热量和温度：给温度照上一束光/111
第十一章 扩散和渗透：万事皆有因/125
第四部分 自然界中的液体/137
第十二章 氢离子的力量/138
第十三章 水滴和气泡：水家族中的两兄弟/150
第十四章 气泡的诞生：通往成熟之路/159
第十五章 咖啡上的云：蒸发的非凡本质/173
第十六章 水做的蹦蹦床：层叠的水面/190
第十七章 水暖成冰/206
第五部分 总结：解开世上的谜/223
第十八章 自然的秘密规律/224
参考文献/231

作者介绍

杰拉德·波拉克（Gerald H.Pollack）
华盛顿大学生物工程系教授，宾夕法尼亚大学博士，科技期刊《水》的创始人以及总编辑。
2012年获得普利高津奖章；
2008年获得华盛顿大学的**奖项——年度教工演讲奖；
荣获美国国立卫生研究院授予的创新基金；
被俄罗斯乌拉尔联邦大学授予荣誉博士学位；
被俄罗斯科学院授予荣誉教授称号；
被聘为塞族共和国文理科学院的外籍教员；
美国生物医学工程协会的创始成员之一；
美国心脏协会以及生物工程协会的会员；
1990年出版的《肌肉与分子：揭示生物运动的机理》获得科技通讯协会的奖。
2001年出版的《生物、凝胶和生命的发动机》获得科技通讯协会的杰出奖。
2014年出版的本书在美国获得2014国际峰会奖。
波拉克教授不仅仅是一位卓有成绩的知名科学家、演说家和作家，更是一位愿意挑战一切科学疑点的勇敢战士。

文摘

序言

水的第四相：超乎想象的奥秘 我们习以为常的水，那个在杯中流淌，在天空飘荡，在土地中滋养生命的物质，是否真的如此简单？本书《水的答案知多少——水的第四相：不只是固态、液态和气态》将带领读者踏上一段探索水的本质，揭示其隐藏在寻常之下的深刻奥秘的旅程。它并非一本关于日常生活用水的指南，也非仅仅罗列物理化学常识的教科书，而是聚焦于水这一古老而又充满未知的物质，深入探究其令人惊叹的“第四相”，以及由此衍生出的种种可能与影响。 长久以来，科学界普遍认为水存在固态（冰）、液态（水）和气态（水蒸气）三种基本相。这三种形态的转变，构成了我们理解水最直接的框架。然而，随着科学研究的不断深入，特别是近几十年来，一些前沿科学家在对水进行更精细、更深入的观察和实验时，意外地发现了一些现象，这些现象无法用传统的三相理论来完全解释。它们暗示着，在特定的条件下，水可能呈现出一种或多种我们尚未完全理解的新状态，而本书所提出的“水的第四相”，正是对这些前沿探索的概括与思考。 本书并非空穴来风，它建立在扎实的科学研究和严谨的实验数据之上。作者并非试图推翻既有的科学体系，而是希望通过一种更广阔的视角，去审视水这种物质的无限可能。它将带领读者走进科学研究的前沿阵地，了解科学家们是如何通过各种先进的实验技术，例如高分辨率光谱分析、超快激光诱导光谱、精密测量技术以及先进的模拟计算等，来探测水在极端条件下（如超高压、极低温度、强电磁场、微观尺度下的约束等）的行为。这些实验往往需要极其苛刻的条件和极其精密的仪器，其研究过程本身就充满了挑战与趣味。 书中，我们将首先回顾水的三种经典相态，但不是简单的陈述，而是从微观粒子的运动、分子间的相互作用以及能量的变化等角度，对这三种相态进行更深层次的解析。这种解析将为理解“第四相”奠定必要的理论基础。例如，我们会深入探讨氢键在水分子之间的作用，它是水独特性质（如高表面张力、高比热容、异常密度变化等）的关键，也是理解水相变的重要环节。 接着，本书将重点聚焦于“水的第四相”这一核心概念。这并非指代单一的、被普遍接受的“第四种水”。相反，它更像是一个开放性的探索领域，涵盖了近年来在水科学研究中涌现出的，可能被视为“非经典”水态的种种现象和理论。例如，一些研究表明，在纳米尺度下的水，或在特定界面的水，其性质可能与宏观体相中的液态水存在显著差异。它们可能表现出更强的结构性、更慢的动力学特性，甚至出现特殊的导电性或反应性。这些“受限水”的研究，为我们打开了认识水新维度的大门。 同时，本书还将探讨一些更具争议性但又引人入胜的理论，例如关于“有序水”或者“能量水”的讨论。虽然这些概念在主流科学界仍存在争议，但本书会以一种审慎而开放的态度，呈现相关的研究思路、实验设计以及目前已知的证据。它不会给出简单明确的答案，而是鼓励读者进行独立的思考和判断。作者的目的在于激发读者对水潜在可能性的好奇心，引导他们去探索那些尚未被完全证实的科学前沿。 “第四相”的概念，也可能与水在生命过程中的作用息息相关。水作为生命之源，其在细胞内外的运作机制，在生物化学反应中的角色，是否也存在我们尚未完全理解的层面？例如，水分子在蛋白质折叠、DNA复制、酶催化等关键生命活动中扮演的角色，可能比我们想象的更为复杂和精妙。本书将尝试从这个角度切入，探讨水在生命体系中的“隐藏功能”，以及这是否与某种“类第四相”的特性有关。 为了让读者更直观地理解这些复杂的科学概念，本书将采用图文并茂的方式，运用大量的示意图、实验照片以及数据图表，将抽象的理论具象化。同时，作者还会引用科学界在这一领域的一些代表性研究成果，介绍相关的科学理论和实验方法，但会以一种通俗易懂的语言进行阐述，避免过于艰涩的专业术语。即使是没有深厚科学背景的读者，也能从中获得启发和知识。 本书并非要推翻现有科学，而是致力于拓宽我们对水的认知边界。它旨在唤醒读者对身边最熟悉的物质——水的全新认识，认识到其背后隐藏的无穷奥秘和未被发掘的潜能。水的“第四相”可能不仅仅是一个理论上的概念，它可能预示着未来在材料科学、能源技术、生物工程等诸多领域带来颠覆性的突破。想象一下，如果我们可以更好地控制和利用水的这种“第四相”，它将为人类社会带来怎样不可估量的价值？ 这本书的价值在于，它能够激发读者对于科学探索精神的认同，对于未知事物的好奇心，以及对于科学方法论的理解。它不是一篇简单的科普读物，而是一次思维的启迪，一次对我们固有认知的挑战。在阅读的过程中，读者将被引导去质疑、去思考、去探究。本书将以严谨的科学态度，丰富的知识内容，以及引人入胜的叙述方式，为所有对水、对科学、对世界充满好奇的读者，呈现一幅前所未有的水的世界图景。它将告诉你，你所熟知的水，可能比你想象的要神奇得多。

评分☆☆☆☆☆

阅读《水的答案知多少——水的第四相：不只是固态、液态和气态》的过程，是一场充满惊喜的智力冒险。我原本以为这会是一本枯燥的科普读物，但书中流畅的叙事和引人入胜的案例，彻底颠覆了我的认知。作者在介绍“第四相”水时，并没有止步于理论的阐述，而是花了大量的篇幅去介绍相关的实验和技术。例如，书中详细描述了如何利用超高真空技术、精密光谱分析以及先进的成像技术来探测和研究“第四相”水的存在。每一个实验的细节，每一次数据的解读，都如同侦探破案般严谨而扣人心弦。我仿佛看到了科学家们在实验室里，用尽各种手段，试图揭开水最深层的奥秘。书中还引用了大量最新的科研成果，并对其进行了深入浅出的解读，让我了解到了当前科学界在“第四相”水研究方面的最新进展。例如，关于“水记忆”的争议，关于“氢键网络”的动态演化，以及“第四相”水在生物体内的可能作用，这些都让我对水的功能有了全新的认识。书中对于这些前沿话题的探讨，既保持了科学的严谨性，又富有启发性，让我不禁开始思考，水在生命起源、意识产生等宏大命题中，是否扮演着我们尚未察觉的关键角色。

评分☆☆☆☆☆

《水的答案知多少——水的第四相：不只是固态、液态和气态》给我带来的最直接感受，是知识的“更新迭代”。我一直认为自己对水的认知已经足够，但这本书彻底刷新了我的三观。作者在书中用一种非常具有启发性的方式，引导我认识到，我们熟悉的“水”其实是一个极其复杂和多面的存在。书中对“第四相”水的描述，让我看到了水的另一种可能性，一种超越我们日常经验的形态。它可能是高度有序的，也可能是随机分布的；它可能具有强大的能量存储能力，也可能展现出奇特的催化活性。作者通过对大量实验数据和理论模型的分析，让我明白了“第四相”水并非是凭空想象，而是有其科学依据的。我特别欣赏书中对“非经典”水行为的解释，例如在特定界面的“结构化水”，以及在极端条件下形成的“超临界水”。这些概念的引入，让我看到，传统的相图理论并非是物质形态的终点，而只是一个起点。这本书让我意识到，科学的进步就在于不断打破已有的认知边界，不断去探索那些未知的领域。

评分☆☆☆☆☆

这本书的魅力还在于它所蕴含的“人文关怀”。虽然这是一本探讨科学前沿的著作，但作者在字里行间流露出的对自然的好奇、对知识的渴求，以及对人类未来的关切，都让我深受感染。在探讨“第四相”水时，作者并没有局限于纯粹的技术层面，而是常常会将其与人类社会的进步和发展联系起来。例如，在谈到“第四相”水在清洁能源领域的应用时，作者会强调这项技术对于解决气候变化、保护环境的重要意义。在谈到“第四相”水在生物医学领域的潜力时，作者也会关注其对于提高人类健康水平、改善生活质量的积极影响。这种将科学研究置于更广阔的人文和社会背景下的写作方式，让我觉得这本书不仅仅是一本科学读物，更是一本关于如何用科学造福人类的“指南”。书中对“第四相”水研究的积极展望，也让我感受到了科学的力量和希望，它激励着我去思考，如何将个人的力量融入到推动科学进步、服务社会的洪流之中。

评分☆☆☆☆☆

从科学史的角度来看，人类对水的认识经历了漫长而曲折的演变过程，而本书《水的答案知多少——水的第四相：不只是固态、液态和气态》无疑是这场认知革命中的一颗璀璨明珠。它不仅仅是对现有科学知识的简单总结，更是对我们固有思维模式的一次大胆挑战。作者并没有急于下结论，而是首先带领读者回顾了历史上关于水的各种理论猜想和实验探索，从亚里士多德的四元素说到近代化学家们对水分子结构的解析，每一步都充满了智慧的火花。接着，他聚焦于那些突破传统三相理论的现象，例如在某些催化剂表面形成的“结构化水”，或者在高强度激光照射下产生的“超临界水”，这些现象的出现，就像是在传统的三相图上划开的几道口子，预示着更广阔领域的存在。书中对这些早期研究的梳理，既是对科学进步的致敬，也为理解“第四相”的出现提供了重要的历史背景。我发现，作者在处理这些复杂的科学概念时，非常注重逻辑的连贯性和推理的严密性，他通过引用历史文献、对比不同学派的观点，展现了科学发展过程中思想的碰撞与融合。这种对科学史的深入挖掘，让我觉得这本书的内容不仅仅是关于水的“新奇”发现，更是一次对科学精神的深刻体验，让我体会到科学的魅力在于不断质疑、不断探索、不断超越。

评分☆☆☆☆☆

在阅读《水的答案知多少——水的第四相：不只是固态、液态和气态》的过程中，我最大的感受是，作者以一种非常“立体”的方式来呈现“第四相”水。他不仅仅是在陈述事实，更是在构建一个科学的“世界观”。书中对“第四相”水的讨论，深入到了分子层面、原子层面，甚至量子层面。作者详细解释了“第四相”水中分子间的相互作用，例如氢键网络的重构、离子的分布以及电子云的形变。他利用了大量的图表和示意图，将那些抽象的微观世界形象化，让我能够直观地理解那些复杂的物理化学过程。我尤其被书中关于“第四相”水在不同环境下的“适应性”和“记忆性”的描述所吸引。它似乎能够根据外界条件的变化，调整自身的结构和性质，甚至在离开这些条件后，还能保留一定的“印记”。这种“智能”的水，让我对生命的本质和物质的复杂性有了更深的思考。书中对这些微观世界的探索，充满了哲学思辨的味道，它让我意识到，科学的边界正在不断模糊，物理学、化学、生物学甚至哲学，都在以一种前所未有的方式交织在一起。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最后一份惊喜，是它让我意识到，科学探索永无止境。在阅读完《水的答案知多少——水的第四相：不只是固态、液态和气态》后，我脑海中充满了无数的疑问和思考，而这些疑问和思考，恰恰是科学进步的源泉。书中对于“第四相”水的讨论，为我打开了一个全新的认知维度，让我开始重新审视我们身边最熟悉不过的水。我开始思考，在微观世界里，水分子是如何协同作用，形成如此奇特的“相”？在宏观世界里，这些“第四相”水的特性，又会如何改变我们的生活？本书并没有给读者留下一个“标准答案”，而是提供了一系列“开放性”的探讨，鼓励读者去思考、去探索。这种引导式的写作方式，让我觉得这本书的价值不仅仅在于其本身所包含的知识，更在于它所激发出的求知欲和探索精神。我将这本书视为一本“启蒙书”，它让我看到了科学的无限可能性，也让我渴望去了解更多、去探索更多。我相信，在不久的将来，我们对水的认知，必将进入一个全新的时代。

评分☆☆☆☆☆

当我读到书中开始探讨“第四相”时，我的大脑仿佛被一股电流击中，充满了前所未有的震撼。它不再是教科书中那个简单、规整的固液气三部曲。作者以一种近乎诗意的语言，但又不失严谨的科学逻辑，描绘了一个我从未想象过的水的形态。书中详细阐述了“第四相”的产生条件，比如在极高的压力、极低的温度，或者在特定的电磁场作用下，水的分子会呈现出一种全新的排列方式和能量状态。它可能是一种介于固体和液体之间的“类固态”状态，也可能是一种具有特殊流动性和能量传递能力的“类液态”状态。作者通过引用一系列前沿的实验数据和理论模型，比如利用X射线衍射、中子散射等先进技术对水进行探测的结果，以及基于量子力学原理的分子动力学模拟，来佐证“第四相”的存在并非空穴来风。书中甚至涉及了一些关于“有序水”和“非零界水”的概念，这些名词对我来说既陌生又充满吸引力，仿佛打开了一扇通往未知宇宙的大门。作者并没有回避复杂的科学术语，但他却有办法用一种清晰易懂的方式加以解释，就像一位经验丰富的向导，带领我在科学的迷宫中穿梭，让我逐步理解那些看似深奥的原理。我尤其被书中关于“第四相”水的特殊光学、电学和热学性质的描述所吸引，这些性质在材料科学、能源技术甚至生命科学领域都可能带来颠覆性的应用，让我对未来的科技发展充满了无限的遐想。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，我们对水的认识似乎是牢固而清晰的：要么是滚烫的蒸汽，要么是冰冷的固态，抑或是我们日常接触的液态。这种三相理论深入人心，构成了我们对物质形态最基本的理解。然而，当我偶然翻开这本《水的答案知多少——水的第四相：不只是固态、液态和气态》时，我才意识到，我们对水的认知，或许只是冰山一角。书中以一种循序渐进、抽丝剥茧的方式，首先回顾了传统物理学对水的三种基本相态的经典描述，详细阐述了它们的分子结构、能量状态以及相变过程中的热力学原理。作者并没有直接抛出“第四相”的概念，而是先为读者构建了一个扎实的基础知识体系，让我们能够理解为何传统的相图理论在某些极端条件下会显得力不从心。从晶体学角度剖析冰的不同结构，从流体力学角度解释水的异常膨胀，从统计力学角度探讨液态水的微观动力学，这些都为理解后续更深层次的现象铺平了道路。这种严谨的科学态度，让我这个普通读者也能感受到作者在每一个细节上的用心，仿佛置身于一个严谨的实验室，亲眼见证每一个实验数据的诞生和理论的推演。书中对水的异常性质，如密度随温度变化的反常现象、对声波的传播特点、以及在特定约束下的导电性等，都进行了细致的入微的解读，并巧妙地将这些看似孤立的现象联系起来，为引出“第四相”埋下了伏笔，让人不禁好奇，究竟是什么样的“相”能够解释这些“不寻常”的行为。

评分☆☆☆☆☆

这本书之所以能深深吸引我，还在于它将“第四相”水的研究与实际应用紧密地联系起来。我原本以为“第四相”水只是一个纯粹的学术概念，但书中丰富的应用案例，让我看到了这项研究的巨大潜力和现实意义。作者详细探讨了“第四相”水在能源领域的应用，例如利用其特殊的导电性和离子传输能力，开发新型的电池和超级电容器。在材料科学方面，书中也介绍了“第四相”水在纳米材料的制备、高性能催化剂的设计以及新型膜分离技术中的潜在作用。更让我感到惊喜的是，书中还触及了“第四相”水在生物医学领域的可能性，例如在药物输送、疾病诊断以及细胞信号传导中的潜在作用。这些应用前景的描绘，不仅仅是科幻般的畅想，而是建立在扎实的科学研究基础之上的。作者通过列举具体的实验数据和理论模型，让我看到了“第四相”水从实验室走向实际应用的清晰路径。这种理论与实践相结合的写作方式，让我觉得这本书既有深度又有广度，它不仅满足了我对科学的好奇心，更让我对人类未来的科技发展充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书在讲述“第四相”水时，给我留下最深刻印象的，是它对“相”这一概念的重新定义和拓展。我们习惯了将物质的形态简单地归为固态、液态、气态，但“第四相”的出现，迫使我们重新审视“相”的内涵。书中通过一系列生动的比喻和形象化的描述，解释了“第四相”水的分子排列方式和能量分布的独特性。它可能是一种高度有序的结构，在某些条件下表现出类似晶体的稳定性，但在其他条件下又展现出令人惊讶的流动性。作者在书中探讨了“第四相”水可能存在的具体形式，例如在纳米孔道中形成的长程有序的水层，或者在强电场作用下形成的“偶极子晶格”。这些描述让我在脑海中勾勒出一幅幅奇特的画面，仿佛看到了水分子在一种全新的规则下舞蹈。书中对这些“第四相”的形成机制的解释，涉及了量子力学、表面科学以及纳米技术等多个前沿领域，作者能够将这些复杂的理论巧妙地融合在一起，形成一个自洽的理论框架，这本身就足以令人惊叹。我尤其对书中关于“第四相”水在能量存储和传输方面的潜在应用感到兴奋，这为我们解决未来的能源危机提供了新的思路。它让我明白，科学的边界远比我们想象的要宽广得多，一个我们最熟悉不过的物质——水，竟然还隐藏着如此多的秘密。