水的哪些物理特性决定了“水是生命之源”？

当你看到这个标题时，你是否觉得物理学无处不在——物理学仍然可以与生命的存在联系在一起？事实上，包括生命科学在内的许多学科都不能与物理学分开，这并不奇怪。甚至可以说物理学是这些学科的基础。现在，用物理学中的量子力学研究生物过程已经取得了巨大的成就。例如，常见的光合作用是量子力学过程的出现。当然，这一次我们不会谈论深奥的跨学科知识。我们将只谈论生命中水的一些共同特征，并看看这些特征如何帮助生命生存。

首先，水和大多数液体的区别在于，水凝固成固体冰后，其体积膨胀，即密度降低。这个特征对于生命的生存来说太重要了。正是因为密度在凝固成冰后降低，冰块才能够浮在水面上。这可以确保冷空气只能冻结上层的水，而下层的水仍然可以维持生命的生存。即使在极其寒冷的北极和南极，或者在历史上的冰河时期，地球上也有水，而不仅仅是冰，这确保了生命有水可用。漂浮在水面上的冰的另一个优点是它可以第一次接受阳光，因此很容易融化。想象一下，如果冰的密度大于水的密度，那么冰就会下沉，水底部的冰就很难接受阳光，因此冰就很难融化。年复一年，海洋可能充满冰，这对海洋生物非常不利。因此，“水变冰密度降低”的物理特性极其重要。

其次，水的比热容很大，比大多数液体的比热容都大。比热容是多少？简而言之，它是一个物体吸收和释放热量的能力。比热容越大，吸热和放热能力越强。因此，具有大比热容的水也可以确保其温度在吸收或释放大量热量的情况下不会显著升高或降低。这对于生命来说也太重要了，因为生命需要一个稳定的温度环境，大的温度升降对生命的形成和生存极为不利。因此，“水有很大的比热容”的物理特性对地球上的生命也是必不可少的。

最后，水还有另一个良好的物理性质:无色透明。因为水是无色透明的，所以阳光很容易穿过水面进入水中，这样最原始的生命就能在水中接收到全波段的阳光。生命的产生需要大量的变异和来自外部环境的多重刺激。无色透明的水可以保证阳光的整个波段都进入水中，并具有大量的能量，这对于产生更多的生命变化和利用太阳光能量非常有利。因此，“无色透明的水”对生命的形成和生存也至关重要。

总之，水为生命的形成提供了最早可靠的环境，水为生命的延续提供了生存保证，水使我们的地球世界丰富多彩。

今天，我们从物理学的角度“重新认识”水——水是如此重要，我们作为灵长类动物应该保护水资源吗？