雅克·本维内特研究工作的CNRS观点
2005年3月8日
前言：
2010年5月10日。
一位读者给我寄来了一段节目摘录，在节目中，诺贝尔奖得主卢克·蒙塔尼耶赞扬了我已故的朋友雅克·本维内特。
2007年，诺贝尔医学奖得主卢克·蒙塔尼耶在卢加诺
他毫不含糊地表示，雅克是一位天才的先驱者，超前于他的时代，他坚信总有一天人们会承认他观点的正确性。
我记得当时，INSERM总干事拉扎尔将雅克在克兰马特的INSERM 200的200平方米实验室给撤掉了，这迫使他不得不搬到院子里的Algeco棚屋中。这真是令人羞耻。
我曾多次对雅克说：“放弃吧，你会因此丧命的！”但他一直坚持，坚持到最后一口气，直到他为此献出了生命，心碎而亡。
我的职业生涯也有类似的情况，而我之所以能活下来，仅仅是因为我经历了一系列不间断的放弃：1972年的MHD（磁流体动力学），当时我放弃了在马赛流体力学研究所的设备，这些设备是我于1967年将实验室带入国际前沿的；1983年的计算机，当时我是普罗旺斯大学计算机服务的副主任；在文学院教授数学和文学（球体反转，1979年《Pour la Science》杂志），1975-1986年重新回到MHD，1990年放弃漫画出版，2000年代初放弃埃及学。目前，我几乎放弃了天体物理学、宇宙学和数学物理的研究，因为没有积极的回应（1985-2008）。
目前，我通过“无国界知识”重新振作，并重新出版书籍和漫画。在MHD和UFO话题上，我处于一种接近放弃的状态。以下是2010年5月在罗什福尔正在安装的MHD实验台的照片：
这与雅克在INSERM院子中的Algeco棚屋风格相似，只是这次不是我来负责，而是一位40岁的勇敢技术人员。与伯纳德·帕利西不同，我不会烧掉我的家具。
法国前沿MHD，非平衡MHD，即“双温度等离子体”，使我们在国际会议上名列前茅（2008年维尔纽斯，2009年不来梅），这就是它！
如果这不是如此悲伤，这将是令人发笑的。
2010年5月蒙塔尼耶采访的音频文件
在物理年之际，CNRS的《通讯》杂志发表了一本小册子，介绍了科学中十个未解决的问题。其中一个问题涉及水的结构，无论其处于何种状态。以下是该专题的复制品。
水在地球表面如此普遍，却仍然是一个谜。在自然条件下，它是唯一在地表的常规压力和温度下存在的液体。其他液体只是水与其他化合物的混合物。面对这种独特性，物理学家毫不犹豫地称之为异常液体。更具体地说，他们已经识别出水的一些异常现象，其中三种主要行为使水变得独特。
“我们这样说，是因为水的结构与理想流体如氩气大不相同，而这些流体是我们研究的模型。”莱昂·布里卢因实验室的研究员若泽·泰谢拉解释道。此外，当与自然界中的其他分子进行比较时，水的行为仍然让我们难以捉摸。异质介质物理与力学实验室的伯纳德·卡班补充道：“如果我们看看紧接在氧之后的元素，水的化学式是H2O，一个氧原子与两个氢原子结合。在周期表中，为了了解水在常温下的形式，所有迹象都表明一个H2O分子可以与另一个邻近分子的氧原子结合。平均而言，一个水分子与另外四个分子结合。”“这种分子排列部分解释了这种宝贵液体的特性，”若泽·泰谢拉补充道。但还必须考虑氢键是如何形成和断裂的。”
目前，物理学家已经成功观察到这些氢键不断形成和断裂——每个氢键平均寿命为十亿分之一秒，而且有大量氢键形成，只有当这三个原子完全对齐时，氢键才会出现。然而，所有液体中，水是唯一具备这三个特征的。这或许解释了研究人员描述的著名异常现象：一方面，水在常温下不是气体，因为氢键足够强。因此，水具有很强的内聚力。结果是，需要大量能量才能打破这些键，这解释了为什么水在100°C时才沸腾。另一方面，它也不是常温下的固体，因为这些键仍然很脆弱。
若泽·泰谢拉认为，要真正理解水，深入了解氢键的动力学是必不可少的。伯纳德·卡班也持相同观点：“我们仍然缺乏关于水的大量信息，以建立一个现实且可预测的模型。即使我们知道分子间的键的性质，只要我们不知道一个孤立分子不仅与邻近分子相互作用，还与其他分子相互作用的方式，那么模型就无法准确。而目前的数值模拟也支持这一点。事实上，如果我们试图解释水的三个主要特殊异常现象，模型只能再现其中一两个，而从未同时再现三个。氢键：它可以在相同或不同分子之间形成。氢原子的电荷不足使得这种键得以形成。但物理学家并不缺乏尝试解开这个谜团的想法。为此，他们研究水在低温下的结构。“氢键在0°C以下更稳定，”若泽·泰谢拉解释道。“如果我们能够观察水在-40°C下的变化，那么我们就能更好地理解液态水。”液态水直到-40°C？是的，如果它去除了所有杂质，否则它会立即结晶。科学家称之为过冷（见相图），这在其他液体中也存在，如甲苯、镓或熔融石英。“目前，水的过冷记录是-42°C——这比某些大气云中的过冷水稍好一些，”埃纳尔大学统计物理实验室的研究员弗雷德里克·卡潘说。低于-40°C时，水分子的热运动似乎足以使液体转变为冰。一旦超过这个温度门槛，液态水的寿命变得极其短暂。物理学家此时已经无法观察到它。
在约-130°C时，出现了一个有趣的现象：如果水被迅速冷却到这个温度，它会变成非晶态冰，即具有玻璃结构（见第16页）。一个显而易见的结论是，“我们对-40°C到-130°C之间水的结构一无所知，”若泽·泰谢拉承认。幽默地，研究人员将这一区域称为“无人区”。1984年出现了一个转折：物理学家米什马、卡尔弗特和沃尔利发现了一种密度更高的非晶态冰，这是在极低温下压缩普通冰时发现的。这一结果重新唤起了旧的想法。事实上，早在1892年，伦琴就提出水是液体和冰的混合物。如今，一些人认为发现两种非晶态冰是一个有希望的线索：水至少在低温下是两种液体的混合物，一种密度较低，另一种密度较高。这一想法让若泽·泰谢拉略感怀疑。他建议，这仍然可能是氢键造成的。然而，当“无人区”仍然无法测量时，如何做出判断呢？解决办法是改进所谓的空化实验，这些实验在常温下进行，压力为“负压”。
这些实验测试水的内聚力，寻找在水蒸气气泡首次形成之前，超声波可以对液态水施加的最大拉力。“我们希望达到-1400巴的压力，”弗雷德里克·卡潘表示。“这样，我们将获得新的数据，有助于排除关于水结构的一些假设。”不幸的是，这些实验目前很难实现。水的纯化仍需进一步改进。因此，耐心是必要的。朱利安·布尔代特说，水的谜团可能还会困扰研究人员多年。为了揭开水的谜团，物理学家依靠空化实验（此处在水动力隧道中进行）中出现的水蒸气气泡。
水的三个主要异常现象是：
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极强的内聚力，表现为高熔点和沸点；
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高介电常数，使它能够溶解所有盐类。
为了揭开水的谜团，物理学家依靠空化实验（此处在水动力隧道中进行）中出现的水蒸气气泡。
- 在低温（低于4°C）时的显著膨胀，以及在结晶时的膨胀。
同样，我们能找到过冷水，也能找到过热水，即在100°C以上仍保持液态。气泡的爆炸性出现称为空化。压力的下降等同于水的加热。研究人员拉伸水（他们称之为负压）直到观察到第一个气泡的出现。
朱利安·布尔代特
联系方式
伯纳德·卡班：
bcabane @ pmmh.espci.fr
弗雷德里克·卡潘：
caupin @ lps.ens.fr
若泽·泰谢拉：
teix@ Ilb.saclay.ceafr
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