大家都知道标题是老子的名言。但它的深意有多少人思考过?
你们想过没有,水的反常性质,是地球生命能够长期存在的关键条件之一?
其中最重要的就是冰的密度比液态水小。所以冰会浮在水面。这看似普通,其实极不寻常。
大多数物质固态都比液态更致密,凝固后会下沉。但水相反。
想想看,如果冰比水重,会发生什么?
那冰形成后会下沉。结果湖泊底部先结冰,冰不断沉积,水体会从底部逐渐冻结。最终湖泊、海洋可能整体冻结。这会产生一连串灾难性后果。
为什么会产生一连串灾难性后果?
首先,地球上的水体失去“保温层”。
现在的地球冬天湖面结冰后,冰浮在表面。而冰层隔热,所以下方液态水还能保持约4°C,这允许水生生命存活。
如果冰下沉的话那就不会形成表面保温层,寒冷会持续向深层扩散,整个水体更容易冻透。
其次,海洋可能周期性完全冻结。
海洋是地球最大的热缓冲系统。如果冰不断下沉,极地形成的冰会沉入海底。长期累积可能导致深海冻结、全球洋流崩溃、热循环停止。而地球上的生命高度依赖海洋稳定性。
第三,原始生命大概率起源于海洋。
现代主流理论认为最早生命很可能诞生于海洋。这需要有长期液态水、 稳定温度、化学循环等。如果海洋容易整体冻结,那么生命起源窗口会大幅缩小。
还有一个问题,为什么水“刚好”这么适合生命?这也是很多人感到震撼的地方。水有许多对生命极其友好的异常性质。
水有极高比热容,它能缓冲温度变化,否则昼夜温差会极端剧烈。
水有极高蒸发热,所以汗液蒸发能有效散热。
水是良好溶剂,它能溶解大量离子和有机分子。没有它,生命化学根本无法进行。
水的液态范围宽,在地球常见温压下长期稳定液态。
以上这些水的特殊性质对生命极其关键。所以有人觉得“宇宙被精细调节”。科学家们认为,只要水的性质、碳元素结构、恒星寿命、电磁力强度、质子质量、宇宙膨胀速度等等哪怕有略微的变化,复杂生命可能就根本无法存在。这就是所谓的人择原理 (Anthropic Principle),就是说宇宙常数和物理规律,似乎“恰好”允许生命存在。
我们能在这里交流,早就冥冥注定,都是因为水的异常性质。另外别忘了,我们是55%到65%的水。