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水是生命之母,氢为生命之父

我对水没有研究,但是由于研究氢气,而氢气溶解在水成为氢水使用氢气最常见的方法,让我不得不学习一些关于水的知识。不过从我的研究经历和经验来说,不断学习新知识应该是一个科研人员的一贯习惯。
 

我八十年代后期读大学,是读临床医学专业,但并没有干过临床,本科毕业后直接读基础医学生理学硕士研究生,然后是神经生物学博士,毕业后从事医学教学和科研。早期研究经历中,我对自由基只是一知半解。自从开展了氢气医学效应研究,为了弄清楚氢气的作用机制,我不得不从头学习自由基的知识,但是仍然是门外汉,自由基属于化学领域,对医学来说,许多内容无法从根本上,如从量子力学水平上理解。
 

不过,学无止境,也不限制跨行学习。我博士毕业后,曾经到两个单位从事核磁共振成像方面的研究,虽然磁共振成像对我来说只是一种研究技术,但是我趁机会学习了一些磁共振方面的基本知识。这些知识对我后来的学习和科研产生了很好的促进作用,至少让我不会对其他跨行领域的知识产生恐惧。
 

不懂就学习,一点不懂就从头学习,但是外行就是外行,时刻记住不要冒充内行就行了。关于水的话题,我是外行,本文可能存在我个人非常粗浅的认识。
 

水是万能溶液。水具有固体、液体和气体三种状态。水是生命产生的前提条件,也是生命体发挥基本功能的必需条件。水是生命之液,是生命活动的必要条件。有了水就会有生命,反之亦然。人类探索外太空是否有生命,也是根据是否存在水作为标准之一。
 

水的重要性毋庸置疑。没有水就没有生命,但是许多人不知道的是,水是人类最重要的基本营养素之一。如果有水但没有食物,人可以活一个月,但是如果没有水,三天就很危险,这也是为什么许多灾难救援所谓黄金72小时的最基本道理。水是人体维持体温,吸收营养,排泄废物的最基本工具。几乎所有的细胞代谢过程都必需是在水溶液中进行。
 

人体含水量受年龄、性别、体型和身高等因素影响,水在成年人占体重大约55-75%,女性多于男性,年龄越高含水越少,脂肪越多相对含水越少。但是不能简单将含水量作为是否健康的标准。比较理想的含水量就是细胞维持功能的理想水平。大约2/3的水在细胞内,另外1/3在细胞外。
 

保持身体最佳水含量是维持长期健康和长寿的最基本条件。每年夏季酷热都会夺走许多人的生命,高热造成死亡的原因主要是因为脱水,脱水也是老年人和儿童患病死亡的常见因素。感染患者如果同时伴随脱水会显著增加死亡率。身体少量缺水,如占体重的1-2%就能显著影响运动成绩和认知功能。
 

水分子是一个人字结构,氧原子和两个氢原子分别以共价键结合,水分子的两个氢原子与氧原子结合后的夹角是104.45度,而不是预测的109.5度,这是因为氧原子还有另外两对电子,这些电子对对氢原子核产生一定排斥作用(产生挤压效应)。
 

因为氧原子有孤对电子,能分别吸引另外一个水分子中的一个氢原子核,形成一个特殊的分子之间吸引力,就是氢健。这样类似于两个交叉的磁力棒每个水分子中氧原子有两个电子对负极,和两个氢原子正极。每个水分子可以和4个水分子形成氢健,因此水可以形成一种空间网络结构,就是水分子团簇。许多人把水分子团簇大小作为判断水的品质标准,但这并没有得到学术界的认可。
 

水分子的极性也让水溶液特别容易溶解具有极性的带电离子,例如氯化钠在水中就是以正负两种离子形式和水形成结合结构。每个离子周围都会吸引大量水分子,形成刺猬样结构。水可以形成四个氢健的性质也是生命离不开水的重要原因之一,许多生物分子如蛋白质和脂类物质,就是和水形成氢健结构,形成多种多样的生物形态。例如细胞膜就是因为酯类分子按照亲水疏水的特性形成稳定结构。DNA双螺旋立体结构的核心维持力就是各种氢健。蛋白质的三维结构更是氢健作用的必然结构。没有氢健,就没有水的能在常温下保持液体等大部分性质,没有氢健就不可能出现生命。氢健也是水可以分解为氢离子和氢氧根离子的重要原因,这样可以让水呈现出酸性和碱性的特征。
 

水分子量为18,因此每摩尔水分子有18克,这属于非常轻的物质,比水重的物质如氡可以呈现气态,氡的分子量是222克,是水的12倍。这都是因为水可以形成氢健,而氡没有这样的能力。
 

氢健产生的根源在于氢原子的特征,这种原子核只有一个正电荷质子,与氧原子等形成共价键后电子云必然会偏移到氢核一侧,另一侧就会被极化出部分正电荷,这样的结构在其他原子也会产生,但都没有氢原子这样高的比例。
 

氢气医学让水和生命的关系增加了更多含义。水是生命之母,氧气是自然界中非常独特的氧化剂,也是需氧生物不可缺少的物质。氢气具有强大的还原作用,也是生命产生的催化剂,可以认为是生命之父。大量研究发现,地球生命诞生需要氢气作为电子供体,也是早期生命赖以生存的能量基础。现在地球一些极端环境中如海底温泉,哪里没有阳光,也没有氧气,但有许多种生命形式,这些生命则仍然是依靠氢气作为能量交换载体。因此可以说,氢气是生命之父,精心呵护着最早期生命的形成和发展。
 

组成水的氢和氧都是生命的重要元素。认识到氢气对生命的重要性这赖于最近氢气医学的研究。有人认为,氢和氧互为阴阳,氢氧组成水是阴阳和合的结果,符合中华古代阴阳哲学,氢、氧和水这三种物质之间的关系,也能体现宇宙演变和生命诞生的内涵。
 

大善若水,氢氧成之;水为生命之母,氢为生命之父!
 

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