7月25日，日本大阪大学公布了一项引人注目的研究——借助AI模型，他们成功破解了困扰科学界上百年的谜题：水结冰时为何会膨胀？更关键的是，研究团队发现了观察水分子微观变化的“最佳视角”。

水是地球上最常见的液体，但其物理特性却颇为反常。多数液体遵循热胀冷缩规律，而水却在结冰时体积膨胀、密度降低。长期以来，科学家们认为这些异常现象与水分子的微观排列方式密切相关，且这种排列会随温度和压力变化而改变。然而，始终缺乏一套系统有效的方法来描述和量化这些变化。

大阪大学副教授金康（Kang Kim）领导的团队，利用AI模型对16种分子结构描述方法进行了严格的横向对比评估。最终，他们成功找到了能够精准捕捉水分子在不同温度、压力下微观变化的“透视镜”。更重要的是，这一发现为理解水结冰膨胀及过冷水的异常行为提供了统一的科学框架。

首先需要了解一个关键点：水结冰时，水分子需要像搭积木一样有序排列成冰的晶格结构。这个“搭积木”过程需要一个基底，即成核位点。在水里，杂质或容器内壁的划痕都可以充当基底。然而，如果容器足够光滑且洁净，水可以冷却到冰点以下而不凝固，这种状态被称为过冷水。

那么，过冷水究竟有何“怪异”之处？根据论文结论，导致水这些反常物理特性的底层机制，在于过冷水中存在两种液态结构的竞争：高密度液态（HDL）与低密度液态（LDL）。当温度升高时，塌缩的HDL结构数量超过开放的LDL结构。正是这两种结构的此消彼长，驱动了水结冰膨胀等一系列反常行为。