2020年12月30號，拍攝於西藏軍區的一則影片衝上了熱搜：一位官兵在開啟瓶子後，裡面的純淨水迅速結冰。在心疼惡劣環境下依然堅守邊疆的軍人時，人們也不禁好奇“為什麼開啟瓶子，會讓水瞬間成冰呢？”

開啟瓶子的瞬間 水開始結冰

其實在日常生活中也會出現這種現象。例如，夏天的體育課結束後，總會到小賣部買一瓶冰水，如果你比較幸運地挑到了一瓶溫度已經低於零度，但是仍處於液態的礦泉水，那麼，就可以在同學面前表演一個“魔術”。將它輕輕拿起，然後在桌子上重重一放，裡面的水就會立即結冰，而這種在0℃以下仍保持著液態的水就被稱為“過冷水”。

將過冷水用力放在桌面上會迅速結冰

可是，中學課本上明明寫著“水的冰點為0℃”，為什麼還會出現不結冰的現象呢？

想要探究這個問題，就需要先了解“水結冰”的條件。通常情況下，水有氣態、液態和固態三種存在形式，它們也被稱作水的三種相。而除了溫度和壓力的會影響水的相變外，還有一個非常重要的因素，那就是“凝結核”。沒有它的存在，即使溫度達到了零度以下，水也難以結冰。（科學家在實驗中發現，標準壓力下，超純水在零下48.3°C時才能均勻成核。）又因為我們在外面買到的純淨水中雜質含量極少，所以，就會出現“過冷水”的神奇情況。

水的相變

而想要打破這一亞穩定狀態也非常簡單。振動瓶身、投入雜質、或者將其緩緩倒在一顆冰塊上，都能幫助過冷水快速找到凝結核，從而實現由液態到固態的相變。2019年，紐約州立大學奧爾巴尼分校的研究人員們，更是利用過冷水遇到雜質迅速凝結這一特質，製造出了一種新型的暗物質探測器。他們將水冷卻到了零下20℃，然後暴露在不同的顆粒下，結果發現一些粒子可以引發過冷水的凍結。這在一定程度上提升了暗物質探測系統的敏感度，後來 科學家們也將這種方法稱作“雪球室”（Snowball Chamber）。

將過冷水倒在冰塊上 形成冰沙

暗物質探測使用的“雪球室”

但是，如果在高空中出現過冷水，對於飛機來說就不是一件好事了。雲層中聚集的大量液態小水滴，在沒有固體灰塵或者雜質干擾時並不會結冰，而一旦有飛機穿過雲層，過冷狀態下的小水滴就會在機身或者機翼上迅速成核結冰。這將大大影響飛機的航行安全，因此，駕駛員通常會根據指示避開這些雲層。

機翼經過雲層後結冰