在1770年以前，人们把气体混合物的爆炸视为壮观的景象。点燃氢和氧，燃烧后自然生成了水。可是当时没有谁留意到进行这种反应时生成的那一点水分。人们只顾争论水能不能变成“土”的问题了，为了观察水能不能变成土，天才的法国化学家安图安·罗兰·拉瓦锡用3个月的时间，连续做着水的蒸馏试验。
当时，以毫无根据的假设为依据的“燃素说”，由于受到名人的推崇而名赫一时，它阻碍了人类认识的发展。“燃素说”论者认为，燃烧着的物质能够释放出“燃素”。尽管这位拉瓦锡已经发现了金刚石是由碳组成的，还分析了矿泉水的成分，但他却信奉着“燃素说”。
瓦特的功劳
詹姆斯·瓦特这位工程师和蒸汽机的发明家，最先认清了水的本质。他虽然不是化学家，也没有进行过相应的试验，但他却不固守偏见。
詹姆斯·瓦特于1736年生于苏格兰，他在各个方面都表现出了出众的才华并取得了杰出的成就：制成了数学运算器、天文仪器、蒸汽机的模型。他热衷研究着技术上的新方向——后来得名的工艺学。瓦特成功地发明了完备的蒸汽机，但是关于水他也许只懂得由水可以制取蒸汽。恰恰由于不受偏见的束缚，瓦特才最先意识到自己的同时代人所进行的试验的意义所在。1783年4月26日，他在给J·波里斯特利的信中写道：“难道不应当认为水是由燃素（氢）和非燃素气体（氧）组成的吗……”
拉瓦锡重新做了主要的实验并领悟了这一发现的重大意义，当即将实验结果上报给了法兰西科学院。在报告中他对英国学者的研究成果只字不提。结果，拉瓦锡在欧洲大陆上获得了头功，赢得了盛名。围绕发明优先权属于谁的“水之争”从此开始，持续了几十年。瓦特早在1819年去世，到1835年他的发明优先权才得到了最后的确认。
当时，革命的风暴正在震撼着欧洲，1794年5月8日，拉瓦锡这个皇家税务总监被送上了断头台。战争爆发，帝国瓦解，学校和教学计划都重新改组，但除了瓦特的发明外，并没有产生任何新的东西。
其实，水完全不是发明家瓦特所说的那种简单的化合物。事过200多年，人们才逐渐看到，在正常温度下并不存在水的单个分子，虽然可以无可置疑地说水属于流体，但它却具有固定的结构，一定量的H2O合成了井然有序的浓缩物。水是彼此呈晶型聚合的H2O集团组成的液体。
要具有一种液体能够溶化“水的晶体”，如同溶化盐和糖那样，人们就可以更细致地研究水，那该多好！然而谁也没有找到这种液体。时至今日科学家们还在猜测着：水的晶体里是由8个还是12个、或者300个单个的H2O组成？也许是由大的或是小的集团组成？难道水的组成取决于水的温度吗？哪些测定方法令人置信？
科学家们相信“精诚所至，金石为开”，水分子的奥秘终有一天会被揭开。为此，他们付出了更多的努力。
“聚合水”
1970年，物理化学家鲍里斯·捷利亚金提出了不同以往的“聚合水”的新理论。
捷利亚金用石英毛细管冷却水蒸气，实验显得平淡无奇。实验中他似乎觉得自己制得了从未见过的一种新的水。这种水的比重比普通水重40％，在-40℃温度下凝结成玻璃状的冰。科学家们以为聚合水是实验纯度不佳、做法错误出现纰漏的产物。后来，当各国报界对“聚合水”纷纷进行报道的时候，捷利亚金的发现才引起科学界的重视。
理论家们开始感到，电子计算机的运算和某些原理可以证实聚合水的存在。人们又去做实验，竟真有人发现捷利亚金的结论是正确的！水确实存在着一种新的形态。于是，西欧的学术刊物用大量篇幅报道了聚合水。对于聚合水的存在，有人狂热地支持，也有人激烈地反对。
人们凭常识就可以解释聚合水的产生：像塑料中无数单个的分子能够形成聚合物，乙烯的分子能够合成聚乙烯那样，水的分子聚合形成聚合水——道理何其浅显！或者并非如此？
初看起来，科学家们可以通过实验轻而易举地解决这场“简单的”争论，其实并不那么简单。如果准确地按照捷利亚金的方法进行实验，所得结果就与捷利亚金的相同；一旦实验稍有改变，其结果就完全各异，甚至截然相反。人们因此不得不采取了折中的解释：如果水放置在毛细管里，那么就能产生一层特殊的水，具厚度为千分之几毫米，它便是水的特性成因。
1973年夏，来自各国的科学家聚会马尔堡这座规模不大的大学城讨论水的问题。大会学术论文业已安排就绪，会刊又发表了其他学者对新型水的研究成果。不料突然从莫斯科传来消息说，捷利亚金已经放弃自己原来的观点，他以为自己的发现与水的结构可能毫不相干。
点击谜团——什么是玻璃水
水除了气态、液态和固态外，还有玻璃态。玻璃态是一种冷的液态，即液态水在摄氏零度以下不结冰而保持液态。玻璃态的水和冰不一样，它无固定的形状，不存在晶体结构。与固态相比，它更像一种极端粘滞、呈现固态的液体。水的玻璃态密度与液态密度相同。
美国亚利桑那州立大学的研究人员宣称，液态的水大约在165K就可以转变成玻璃态，大大高于原先认为的136K。(1K＝-272.15℃)
太空中的水蒸气在星际尘埃等物体的冰冷表面上形成玻璃态水，而科学家们则用声速冷却的方法使液态水转变成玻璃态。水的玻璃态研究，不仅对提示人体在低温下如何成活具有启示意义，而且对地球上的制药工业和其他行星上的生命理论等均有帮助。例如，人体冷冻保存的关键问题之一是避免水结成冰。由于冰的密度比水小10%，生命体的水一旦结成冰，则生命体各部分体积都会膨胀10%，导致生命体死亡。若使水成为玻璃态就可以避免这一问题。
水是一种结构简单的化学物质，但是其物态之复杂超乎人们的想象。冰至少有12种形态，低温下的液态水至少有两种形态。水的许多特性还有待进一步了解。
金属玻璃的奥秘
在电影《终结者2》中，邪恶的机器人由一种液态金属制成，他可以随随便便变为直升飞机或其他任何形状的东西，甚至可以从门缝下“流”过去。而这种神奇材料在现实生活中也的确存在，那就是金属玻璃。如今，科学家已经研制出可与电影中机器人媲美的金属玻璃，其强度是目前最好的工业用钢材料的3倍，柔韧性则是钢的10倍。
金属玻璃的结构及特性
20世纪60年代，美国科学家皮·杜威等首先发现，在冷却速度非常快的情况下，金一硅合金等液态贵金属合金由于其内部的原子来不及排好顺序，仍处于无序紊乱状态时，就可以马上凝固，成为非晶态金属。这些非晶态金属具有类似玻璃的某些结构特征，因此也被称为“金属玻璃”。
金属玻璃是一种特殊的合金材料。一般意义上，金属原子都是有序排列的晶体结构，而在金属玻璃的原子排列如同液体或玻璃一样杂乱无章。虽然从严格意义上来说，金属玻璃并非液态，但因为它可以像液体一样随意流动，没有固定的外形。因此，在进行市场宣传时，一些商家仍以“液态金属”这个更便于记忆的形象名称来称呼它。
金属玻璃具有不寻常的结构，以及金属一样的硬度和韧性、塑料一样的可塑性，已经成为一种具有良好应用前景的未来材料。原子在晶体金属或合金中，都是在一个个被称为晶粒的区域内整齐排列，而这种合金材料最为脆弱的部位就是晶粒之间的结合处。但是，金属玻璃根本不存在晶粒边界，因为它的原子都是无规律地紧密排列的，因为它的内在组合没有缝隙，所以它的硬度更大。即使遭到重击，原子也很容易恢复原位，同时它还有很好的抗腐蚀能力，不变质，重量轻；由于金属玻璃没有晶粒的体积限制，所以它很容易被制成仅10纳米的微型器件。而且，金属玻璃的非晶体结构还使得它可以在低温下熔化，如同塑料般易于塑造成型。
金属玻璃还具有良好的耐腐蚀性。不锈钢的表层在温度为40℃、浓度为10％的三氯化铁溶液中非常容易受到腐蚀；而在同样情况下，含铬的金属玻璃却能“固若金汤”，腐蚀速率接近零。这还是因为金属玻璃内部原子不存在晶体的交界面，呈无序排列，也不存在晶体缺陷，从而避免了腐蚀液体的“入侵”；另外，含铬氧化物在金属玻璃表面形成了一层致密而均匀的保护膜，所以金属玻璃的耐腐蚀性特别强，作为一种高耐蚀材料非常有发展前途。于是，人们就想到用一种铁硼合金的软磁材料，代替硅钢做成电源变压器，不仅性能好，而且电能损耗少，一般的金属合金都是以晶体的形式存在，具有特殊性能的这几种合金却都不是晶体而是玻璃形态物质的金属玻璃。
作为一种优异的磁性材料，金属玻璃还具有高饱和磁感应、低铁损等优点，同时还具有较高的耐磨性和耐腐蚀的特点。用金属玻璃制造各种磁头的话，可以避免磁头尖部的脱落现象，降低磁头与盘片摩擦发出的噪声。这将会给我们带来优美、清晰的音质和理想的音响效果。
如何制得金属玻璃
既然金属玻璃有这么多的好处，那么该用什么方法制得金属玻璃呢？
科学家研究发现，金属在高温下熔融后，经过慢慢冷却就会恢复为晶态。设想一下，当将某些金属熔融后，通过一个喷嘴喷到高速旋转的光滑钢质辊面上后急剧冷却，就有可能变成金属玻璃。
但是，金属单质它们在温度稍低时便会转化成晶态，极难生成类似玻璃的结构，已制得的在室温下稳定存在的金属玻璃都是两三种或更多种元素的某些合金。因为对冷却速度存在要求，再考虑到非晶态结构的稳定性，用于制备金属玻璃的材料多是铁一钴一镍合金。金属晶体内的微粒排列得很整齐，当金属体内存在缺陷时，就容易被拉断。这就好比搭积木，抽掉中间一块，整个搭起的积木就会全部倒塌。而由于金属玻璃是急剧冷却时形成的，其内部结构来不及排列得很整齐，在整体上的排列还是混乱的，而在小的局部上又可能是有序的，就像如果高台是由不规则形状的石头砌成，挖掉一两块也不会影响整个建筑。
研究发现，金属玻璃的断裂强度是钢的4倍。目前，铁系金属玻璃的屈服强度约为4000兆帕，镍系和钴系金属玻璃的屈服强度约为3000兆帕，远高于同类的晶态合金的强度。
金属玻璃可经受180弯曲而不断裂，兼有良好的可塑性。它的抗裂纹扩展能力强，断裂韧性值约为钢的5倍、铝合金的10倍、硅酸盐玻璃的l万倍。把它作为结构材料和复合材料的日子已经为期不远了。
大自然神奇的力量导致了形形色色规则的形成，而打破规则则是另外一种神奇的力量。从金属到玻璃的跨越告诉我们这样一个道理：万物并没有绝对的分界线，跨越分界线去看事物，能使你得到意想不到的收获。
延伸阅读——金属疲劳
看到这个题目，大家都觉得奇怪，难道金属也会疲劳吗？不错，金属也与人一样，超过一定的限度就会疲劳。
设想一下，现实生活中我们很难直着拉断一根铁丝；但是如果反复弯折，就容易折断了。这说明，像钢铁这样的金属，在反复变化的外力作用下，它的强度要比在不变外力作用下小得多。这种现象就是金属疲劳。
金属疲劳会发生很多如轮船沉没、飞机坠毁、桥梁倒塌等破坏事故。据估计，在现代机器设备中，80％～90％的零部件损坏是由金属疲劳导致的。因为在材料内部抵抗最弱的地方，金属部件所受到的外力超过一定限度，就会出现人眼觉察不到的裂纹。如果部件所受的外力不变，微小的裂纹就不会发展，材料也不易损坏。但如果部件所受的是一种方向或大小经常重复变化的外力，那么金属材料内部的微小裂纹就会时而张开，时而相压，时而互相研磨，导致裂纹不断扩大和发展。当裂纹扩大到一定程度，金属材料被削弱到不能再承受外力时，只需要一点偶然的冲击，就会发生零部件的断裂。所以，金属疲劳往往都是造成突如其来的破坏，没有明显的迹象让人察觉。
增强金属抗疲劳的有效办法是在金属材料中添加各种“维生素”。例如，金属抗疲劳的能力在加进万分之几或千万分之几的稀土元素后，就能大大提高，延长使用寿命。随着科学技术的发展，现已出现“金属免疫疗法”新技术，通过事先引入的办法来增强金属的疲劳强度，以抵抗疲劳损坏。
此外，在金属构件上，应尽量减少薄弱环节，还可以用一些辅助性工艺增加表面光洁度，以免发生锈蚀。对产生震动的机械设备要采取防震措施，以减少金属疲劳的可能性。在必要的时候，要进行对金属内部结构的检测，对防止金属疲劳也很有好处。
匪夷所思的反重力技术
着名物理学家费希巴赫根据对K介子衰变速度在接近光速时其延长寿命比爱因斯坦的相对论预言的要长的研究，又做了大量自由落体的实验，提出了反重力的概念。他认为，反重力与称为超荷的粒子结合，这个排斥力也许与原子内的中子与质子的总数成比例。这就意味着从9米高处落下的羽毛比同样高度落下的铅球几乎早十亿分之一秒落地。理由是，铅球有更密集的质子和中子，具有更大的超荷。由这个超荷产生的反重力使物体远离地面，致使铅球的落下稍为推迟。这是现代物理学家对反重力的解释。
南太平洋上神秘建筑
南太平洋波纳佩岛东南有一个叫泰蒙岛的小岛，在这个小岛延伸出去的许多珊瑚礁浅滩上耸立着一座座用巨大的玄武岩石柱纵横交错垒起的高达4米多的建筑物，好像一座座神庙。岛上充满了离奇、神秘的传说。在岛上也曾发生过类似“法老的毒咒”这样令人毛骨悚然的事情。德国总督伯格和德国考古学家卡伯纳就曾遭到了与发掘埃及古墓的英国爵士卡莫洛斯及其助手一样的悲惨命运。
据估计，整个建筑用了大约100万块玄武岩，是从小岛北面的采石场开凿、加工成石柱后运到这里的。专家们估计，这需要1000名壮劳力从事劳动，那么光采石就需655年，每一根石柱用人工加工三角形或六角形棱柱也需200~300年，最终完成这一工程则需1550年。