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既然说到氢,就不能不谈到水,因为氢是形成水的物质嘛。的确,虽然氢可以和各种物质形成多样的化合物,但是地球上,水是含氢量最大的物质,也是跟我们人类生活关系最密切的物质。
水实在是我们太常见不过的物质,地球表面71%被海洋所覆盖,也因此,地球在宇宙中拥有独特的蓝色;而人体内几乎也是这个比例都是由水组成的,这实在是一个巧合。有个日本人据此写了一本书《水告诉你答案》,其中甚至提到水可以听懂人类的语言。我可以负责任的告诉你,这本书中大部分都是伪科学,如果你要相信,概不负责。
我们的第一个家园,会是最后一个吗?
然而水又实在是非常神奇的物质,水的凝固点是0摄氏度,沸点是100摄氏度,都在我们地球的温度范围附近,因此我们经常可以看到冰、水、雪、霜、云、雾、蒸汽等不同形态的水,也曾让我们的诗人们诗兴大发,留下传世名句。
仁者乐山,智者乐水。山不在高有仙则灵,水不在深有龙则灵。山和水都是中国古代知识分子的精神食粮。
我们使用的质量单位“克”就是根据水的密度来的,一克的重量大约相当于一立方厘米水在室温的质量。而其实水的密度在不同温度下是变化的,水的密度在4摄氏度的时候最大,温度更高或者温度更低,它的密度都会下降。因此即使冬天水里结冰,在水不是太深的江河湖里,水底的温度会是4度,水里的鱼不会冻死。如果水的密度变化不是这样,地球上的海洋就很难支持生命如此长期的进化。
想象中的三叶虫时代,距今约5.6亿年,统治世界3亿年之久。海洋是地球生命的摇篮,这大部分是由于水的特性。我们目前对于海洋的认识还很浅薄,比如我们对海底的厌氧性生物感到很惊奇,对于水母等很多海洋生物,还有很多奥秘在等待着我们。人类还远未占领地球表面29%的陆地,对于海洋、海底更是谜团多多,“人类是地球的统治者”这句话实在是一个笑话。
水的电离常数是10-14,这导致pH值的设计,水的pH值就是7,这实在是一个不大不小的数字。如果水的电离常数太小,(比如氨的电离常数是10-30)则很多化学反应会更加慢,生命的活动会更加缓慢,没有灵性;如果水的电离常数过大,则生命毁灭的速度会更快,甚至根本没有足够的时间形成生命。
水的电离过程,这一简单的可逆过程影响了亿万种化学反应,以及在此基础上的生命过程。
水是一种万能溶剂,很多种化学物质都能溶解在水中,这让地球表面的海洋成为了一个天然的化学反应釜,利用这么大的反应釜最终制造出了DNA,这就不是稀奇的事情了。这也让化学化工产业没有那么复杂,中国的很多化学轻工业就是从小作坊开始的,这一点和英国、德国等发达国家没什么两样。目前工业用水价格是3-6元/吨,如果很多溶剂不是水的话,这些小老板永远没有机会发财,中国的山寨轻化工业也很难发展到今天。
太多的物质可以溶于水,可以说一大部分的化工行业就是围绕着水来开展的,下一篇我们会抽空谈谈化工产业的水性化趋势。
“佛观一钵水,八万四千虫”。地球上,只要有水的地方就有生命的出现,一滴水放到显微镜下,是一个小小世界。原始生物、藻类、细菌、甚至病毒面目各异。可以想象,这个小小世界里,也有生态平衡,只不过这种生态平衡的速度比我们宏观生物圈的速度要快得多。人类的破坏力有时候会渗透到这小小世界里,比如08年的太湖蓝藻事件。
08年的太湖卫星照。
地球上虽然水域覆盖很广,但是却极不平衡,存在很多的缺水地区,比如山区、沙漠。河流、湖泊等淡水资源对人类文明极为重要,最早的人类文明往往出现在大河流域,绝非巧合,乃是由于淡水实在是人类文明生存的关键要素。
四大古文明发源地:埃及(黄色)、美索不达米亚(绿色)、印度(蓝色)、中国(红色)。
随着人类文明的继续扩张和发展,淡水将成为越来越珍贵的资源。将水资源充足地方的水调动到缺乏的地方,将成为未来的商机。三峡工程和“南水北调”展示了人类文明的智慧和战天斗地的劳动热情,虽然受到一些质疑:人类的浅薄将遭到大自然的教训。但是这应该就是发展吧,用一种imbalance去改变之前的imbalance。
另一方面,水最多的地方在海洋,但是却都不是淡水,海水淡化是近年来各国投入很大的工程之一,如果能够大规模应用,其产业意义不亚于可控核聚变。
沙特阿拉伯的沙埃拜海水淡化厂俯瞰图。既然能淡化海水,自然处理人体排泄物就不是难事,太空旅行中,不可能携带大规模的淡水,必须有设备循环利用尿和人体排出的汗液。
看完地球以后,宇宙中的水资源如何呢?很遗憾,距离地球比较近的几个星体都没什么水,月球是一个光秃秃的星球;离太阳最近的那个星球虽叫水星,却没有一滴水,表面被太阳烤的火热;金星的大气中全是酸雨,要治理它几乎等于去治理地狱;火星的表面覆盖着一层氧化铁,所以通红通红;更远处,几个气体行星主要由氢、氦组成,可以作为核聚变的原料,但是对于我们人类这种小生命来说,水才是生命之源。太阳系之外,我们知道仅仅在银河系就有2000亿颗和太阳一样的恒星,那里可能有和我们太阳系一样的行星世界,其中可能有和地球一样的海洋星球,但那是太遥远的事情。
星汉灿烂,未来我们将去向哪里?我认为,哪里有水,我们就应该向哪里进发。
所幸,离我们不远处(这里的“远”是对于不远未来的人类来说),有一颗这样的星球,它的表面虽然没有液态水,但是却有100公里厚的冰层,人们猜想,说不定在冰层覆盖的下面有液体海洋,在这液体海洋中会存在生命。这就是木卫二:欧罗巴。
这颗卫星激起了人类无限的遐想,克拉克经典的《太空漫游系列》(已经被拍成电影,和后面情节相关的第二部被译为:超级太阳神,正宗标题党啊。)中,成为宇宙人的大卫鲍曼将木星引燃成一颗恒星,让木卫二上的生命得以迅速发展,他称之为:Something wonderful!
这颗宝贵的卫星将和木星一起,成为我们未来太空旅行的中转补给站。
木卫二的幻想图,受到木星强大的引力,人类幻想上面会有高达200km高的喷泉,完爆所有人工景象。
小结一下吧,70%由水组成的我们可能觉得水是很稀松平常的,但其实水的理化参数只要相差一点点,可能就不会有生命的诞生。这可以诉之于“人择原理”:如果宇宙不是这样,就不会有我们这么sb的生命在这里谈论这些事情。
(旁白)上帝:哈哈哈!
小测试:
1, 哪些单位的设置跟水有关?(多选)
A) 克
B) 摄氏度
C) 华氏度
D) pH值
2, 距离地球最近的一颗有水的星球是?
A) 水星
B) 月球
C) 木星
D) 木卫二
3, 下面哪些是四大古文明发源地(多选)
A) 中国
B) 印度
C) 美索不达米亚
D) 埃及