二零零六年一月號.總第525期.第45卷.第 1期    Bookmark and 
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奇異的水

  晚近科學家發現,宇宙萬物中存在著一個原則,叫作Anthropic Principle(創造為人原則)。這原則說,萬物的創造乃以人為目標,是為了人的生存而創造的。

  天體物理學家們發現,許多物理學上漠不相關、好似任意決定的恆數,有一希奇的通性,即恰是產生有生物的宇宙所必需,不能稍微變動。這些科學家所引證的許多事實,一般沒有物理學高深修養的大眾實難了解。但其中一項幾乎人人都能明白,即水的反常作用或奇異性。

  水是極普通的物質,到處都有;也是生命所必需及不可或缺的。人體中水的份量約佔三分二。水的化學分子由兩個氫原子與一個氧原子所結合,即H2O,是很簡單的化合物,但有極其獨特難於思議的奇異性。

  物質因熱膨脹,分子間距離增加,即密度減少;反之,凍縮則分子靠緊,密度增加。熱脹冷縮是物質界的常規。因此固態的物質,會在它的液態中下沉。但水不遵循常規作用。液態的水冷卻至4℃時,密度最高,符合冷縮的常規;但由此溫度再降,密度非但不再增加(冷縮),反而減少,變成膨脹。到零度結冰時,因冰的密度較水為低,便浮在水面。冰有隔熱作用,冰以下的水便保持在4℃,如此湖泊、池塘中的生物可以繼續生存,不至消滅。

把單位質量升高攝氏一度所吸收的熱量,叫做比熱或比熱容。所有的液體中,水的比熱最大。這也是水的奇異性之一。大的比熱可容納多量的熱能,是冷卻、傳熱、儲熱的優良物質;同時揮發性小,反較一些高分子量的物質如乙醇(Alcohol)、醚(Ether)揮發性低。水若有正常的揮發性,在室溫時便為氣體。如此,則不會下雨,也無湖泊河流,人體的水液也會揮發逸散了,人便無法生存。

  水是優良的溶劑,有大的表面張力,便利細胞膜內外的物質交互作用,是生物體內新陳代謝作用的媒介。在乾熱有風的氣候中,人每日需要6至 8杯的水才夠維持身體的正常狀態。血、汗、眼淚都是水的溶液。

  根據科學家的考查,水的奇異性有41點之多(註)。這些奇異性的發生由於水分子之間的氫鏈(H-bonding)所致(見圖)。水分子的一面有兩對孤立的電子,在另一面則有兩個氫原子;前者帶有微弱的負電荷,後者帶有微弱的正電荷。所以水分子有正負兩極性。一個水分子的負電荷端可與另一水分子的正電荷端相締結。如此多個分子締結成為分子網,即(H2O)n。因這分子網的存在便不容易揮發,需要更多熱能使之拆散。一個水分子自身中的共價鏈是堅強的,但水分子與分子之間的氫鏈較弱,僅十分一,容易破壞拆散。氫鏈是水分子的獨特性質,與水分子極相似的硫化氫分子(H2S)便沒有氫鏈的作用,雖然分子較水大得多,在室溫時是氣體,不會形成分子網成為液態。

  人的生命之能生存,除水的奇異性外,尚有其他許多條件,缺一不可。水的奇異性由於氫鏈的奇妙,氫鏈的存在由於水分子構造的奇妙,水分子的構造由於真神創造的奇妙。「創造為著人原則」是將聖經創世記創造的故事做出科學的詮註,叫人知道創造主匠心獨運,為人設想,精微巧妙,怎不令人五體投地感讚不已?!水的化學結構雖然簡單;但細節問題,專家學者們還不能定斷,尚有爭論,可見宇宙萬物中蘊藏著無盡的創造奧秘,世人只能窺探其皮毛而已。

  聖經多處提及水,以水為清潔劑。也叫我們曉得生命所必需的水,地獄中點滴不見(參路加福音十六24),但在天堂中卻有「生命水的泉源」(啟示錄七17),「一道生命水的河,明亮如水晶,從上帝和羔羊的寶座流出來。」(啟示錄廿二1)是我們靈魂深處嚮往,永久絕佳的美境。

註 : www.lsbu.ac.uk/water/anmlies.html