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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、拉在大街上游行一样。
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。
【黑洞不是黑的】
【内容简介】
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
【作者简介】
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优秀奖。
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国际峰会优秀奖。
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。
【前言】
致谢
这本书就像一个吃百家饭长大的孩子一样。在写作过程中，我收到了无数人的帮助。
首先*应该感谢的人是凌宁（GilbertLing）。他对科学界不朽的贡献激发了我对水的兴趣。凌宁的先驱一样的工作远远领先于这个时代，他打开了许多科学家的眼界，让人们意识到水在生命体之中所扮演的角色并非仅仅是各种溶质的载体而已，而是所有生命活动的中心。非常遗憾的是，凌宁所作出的许多贡献尚未得到应有的承认，他勇于挑战科学核心的精神却令他在世人眼中变得像一个科学界的小丑一样。自从我在20世纪80年代中期**次遇见凌宁的时候开始，他始终鼓舞着我。如果说有一个人为这本书的萌发种下了一颗种子，那么这个人非凌宁莫属。
其次我要感谢的是来自于莫斯科大学的弗拉德米尔·维耶可夫（VladimirVoeikov）。他开阔了我的视野。感谢他在圣彼得堡舒适的家中多次为我烹饪的精致的俄罗斯晚餐，俄罗斯饺子与伏特加的组合能够激发创造的火焰。当时远在芝加哥都能感受到来自于圣彼得堡的炽热的创造力。
在本书的具体准备过程中，我主要感谢三个人。这里我按照得到他们帮助的时间顺序列出来。
**个人是布兰顿·莱因斯（BrandonReines）。在我们未曾谋面之前布兰顿就已经开始帮助我了。我非常享受与布兰顿之间关于科学的讨论。在他提出一个令人挠头的问题以后，我建议他读一下我即将出版的书的草稿，里面或许有他想要的问题。布兰顿接受了这个提议。读过草稿之后，布兰顿告诉我这本书里面包含的好东西实在是太多了。把一杯热巧克力圣代冰激凌当作甜点的话非常棒，但是15杯的话对任何人来说都难以消化。布兰顿所提出的这个“如何烹饪一本书”的建议帮我省下了好几个章节—从鸟儿是如何飞翔（未必像你想象中的那样）一直到为什么不同物种的生命周期极为不同，有的只有几天而有的会有几千年。我会把这些话题留到后续的书中去。布兰顿非常擅长把书中的材料以一种对读者友好的方式包装起来。书中的好多标题是布兰顿编写的，这样读者们不会打哈欠。布兰顿对我的帮助还有许许多多，不管是我还是读者，都应该非常感谢他。
第二个是本书的艺术总监—我的儿子伊桑·波拉克（EthanPollack）。伊桑从4岁时开始素描，在雪城大学学习雕塑，在佛罗伦萨磨炼了一段时间以后，师从于纽约的***艺术家杰夫·昆斯（JeffKoons）—*终回到了西雅图的家里。同伊桑一起工作非常令人愉快。伊桑对相关的科学概念有着深刻的理解，对事物有着敏锐的感觉。他有着非同寻常的创造力，以及超强的关注细节的能力。如果你觉得书中的插图非常引人入胜，概念表达得相当准确，这些都是伊桑的功劳。
*后要感谢我的编辑—唐·斯考特（DonScott）。唐是我认识的*能言善辩的人之一了。唐学哲学出身，接受过律师的训练。他的轻轻点拨总是能点石成金，把我想表达却苦苦不能的意思表达得清晰无比；他总能拿出一个更好的词来替换我草稿中笨拙的字眼。他还有一个不可思议的本领，那就是即便文章内容在他的专业范围之外，他也能一眼看出逻辑中的跳脱之处。如果书里面还有不清楚的地方，那么这一定是由于我没有采纳唐的建议，而是固执地坚持己见。
除了这些主要的贡献者之外，我还从三组评论家们那里获益匪浅。**组是我的实验室的成员们。他们不会羞于告诉我—他们对某些观点持反对意见。有些人表示书中有些离经叛道的观点他们很难接受，因此我清楚地说明我对这本书负全部的责任，而不是实验室的成员们。他们在午餐时间以及文字反馈中所表达的尖锐评论，帮助我修改了*终的草稿，尤其是那些*艰难的章节。更不必说，正是他们在实验室中的贡献构成了整本书的
骨架。
本科生们给我的反馈同样重要。我的实验室吸引了相当大一群本科生志愿者们。对于他们之中的很多人来说，做实验与其说是工作不如说是娱乐。我们提供玩具，他们使用他们的想象力来制造那些科学界的“成人们”不敢藐视的实验。本科生们喜欢这些实验。他们有时会得到完全无法预料的结果，有些结果甚至意义非凡。本书中会提到关于这些发现的一些细节。除了他们实验上的贡献，很多本科生也读过并且批评过我的手稿。这里我要奉上我*真挚的感谢。
除去这两组评论者，来自于世界范围内的诸多同事们也曾经评论过手稿的初期版本。这些同事之中有化学家、物理学家、工程师、生物学家，甚至有些人压根不是科学家。他们之中有些人花费了很多时间。他们共同的建议让我不会离题太远，同时帮助我把所有的材料组织在一起—这项任务比你们想象之中要难上许多。有人告诉我想把关于水的科学发现写进一本书里几乎是不可能完成的任务—每个章节都能单独扩展成一本书，要想在可读性与长度之间取舍是一件非常有挑战性的工作。
我还想感谢我的家庭成员，致我的人生伴侣艾米丽·弗里曼（EmilyFreeman）。我打破了自己在写上一本书时候的承诺—那就是这本书会比上一本更薄，不会占用那么多的时间。事实上，这本书更厚，而另外两本书也在进行之中。艾米丽对于这样一个项目所消耗的时间和精力表示出了非同一般的理解。她简直有着天使一样的爱心。家庭中的其他成员也非常支持我—米娅（Mia）几乎需要提前约她的父亲才能把她的父亲从电脑前拽走并见上一面；伊桑用非常积极的态度非常优雅地容忍了对我无数次修改插图的要求；西斯（Seth）永远都会拿我用“水的结构”回答一切问题的倾向来开玩笑。在历时几年的写作过程中，我的家庭给了我无微不至的支持。
*终，我想列出所有曾经评论过我的手稿的人。这个名单之中包括了学生、研究者、科学家和一些外行者。他们给我的帮助时常远远超过了他们在学术界的地位。我会按照字母顺序来列出这些贡献者们。如果我不小心漏过了谁的名字，请允许我衷心地道歉。
我非常感谢以下这些朋友们：PeterAllen、BrandonBowman、BrianBiccum、FrankBorg、BinghuaChai、RuyingChen、DanielChiang、ChiChuang、CaraComfort、CharlesCushing、RonnieDas、KenDavidson、JamesdeMeo、AparajeetaDuttchoudhury、NigelDyer、CollinEddington、XavierFigueroa、HerbFleschner、BenFlowers、EmilyFreedman、GonzaloGarcia、KarlGatterer、MatthewGelber、KrystalGinter、MatiasGonzalez、RonGriffin、JohnGrigg、ZhannaGrigoryan、EmmanuelHaven、MaewanHo、ArieHorowitz、LindaHufnagel、BreannaHuschka、JohnHwang、FedericoIenna、HiromasaIshiwatari、TengizJaliashvili、ManalJmaileh、KonstantinKorotkov、EthanKung、KurtKung、VictorKuz、AlysiaLetourneau、ZhengLi、MollyMcGee、LiorMiller、FrancescoMusumeci、KylievanNguyen、DerekNhan、GabrielaPatilea、BernardPennock、AriPenttila、OrionPolinsky、EthanPollack、SethPollack、SylviaPollack、LeoRamakers、RandyRandall、SudeshnaSawoo、RainerStahlberg、ClintStevenson、HeatherSwain、MasaakiTakarada、ShruteeTandon、YoleneThomas、TonyThomson、MerryToh、GerardTrimberger、KarolyTrombitas、OutiVillet、VladimirVoeikov、JacobWoller、JeffYang、HyokYoo、andRolfYpma。其中，卡拉·卡夫特（CaraComfort）、查尔斯·库什（CharlesCushing）以及拉尔夫·依玛（RolfYpma）投入了相当多的时间和精力。
*后我要感谢阿曼达·弗莱德里克斯（AmandaFredericks），感谢她对于排版所提出的充满创造力的建议以及她对细节的注意。感谢拉尔夫·依玛（RolfYpma）在制作目录过程中的严谨工作。
这本书中被倾注了许许多多充满关爱、思维缜密的人的努力。对于所有给予我帮助的人们，请接受我*诚挚的感谢。
致凌宁
他教给我
细胞中的水
与杯中的水毫不相同
他的勇气
鼓舞着我前行
【媒体评论】
布赖恩·约瑟夫森（Brian Josephson） 剑桥大学，诺贝尔奖获得者
“波拉克教授是这个领域的先锋，不难想象，他的发现将产生深远影响”
何美芸（Mae-Wan Ho） 英国社会科学研究院，院长
“这是本世纪*伟大的科学发现。让我*震惊的是波拉克实验方法的简洁以及优雅。很多实验都可以在自家的厨房里完成，你不用显微镜都可以观察到结果。”
亨利·鲍尔（Henry Bauer） 弗吉尼亚理工大学，名誉院长
“这是我读过的*令人大开眼界、大吃一惊的书。”
郑建明 中国科学技术大学，副研究员
“水是生命之源，其性质反常而神秘，这本书展现给您关于水的**研究进展。”
【书摘与插画】
