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我们是中科院主管、科学出版社主办，与日本知名科普杂志Newton版权合作的一本综合性科普月刊。  在刚刚结束的平昌冬奥会上，冰面运动的比赛之所以能正常进行，并且激烈好看，完全基于一个被我们忽视的事实：冰面是滑的。
正因为冰面的摩擦力很小，速滑选手们才能一次次打破奥运会记录，滑出55公里/小时的惊人速度；花滑选手们才能“翩若惊鸿、婉若游龙”地不停转圈儿；而重达19公斤的冰壶居然能轻而易举地到达它想到达的任何地点。
 观看比赛时，估计没有人会想：冰面为什么那么滑呢？但实际上，这个问题却已经困扰了科学家们长达2个世纪之久。研究的难点在于：滑冰的过程不太容易观察，冰刀划过冰面时，冰刀本身正好阻挡了我们的视线，谁也不知道那一瞬间，冰刀和冰面间究竟发生了什么……
为了搞清楚这个问题，科学家们不得不从头开始，从最基本的物理、化学性质开始重新认识研究的对象——冰。冰，到底是种怎样的物质呢？  绝大部分人都知道答案，冰是固态的水。正是这个凝固的过程让冰成为了一种特殊的物质。对于宇宙中绝大部分物质而言，固体比液体的密度更高。当物质被冷却凝结时，其内部的分子排列会变得更加紧密。但是冰却正好相反，当水的温度降低至0℃时，氢键按四面体链接方式将众多的H2O分子连接成庞大的分子晶体，具体可参见下面这张图，→_→右边的就是冰分子，排列有序，空间舒展！~ 
因此，冰的密度通常比水更小，所以冷饮里的冰块才会浮在水面上。
分析完冰的特性，科学家们想出了如下几种原因，来解释冰面为什么那么滑？
假设1：压力使冰融化
在19世纪，这种说法可以说是解释冰面为什么这么滑的标准答案。由一个名为JamesThompson的科学家提出，他通过公式推算出，如果给冰施加压力，冰的熔点就会降低。也就是说，只要有足够大的压力，冰就会更容易变成水。这也和冰的密度比水小的特性十分吻合。
这一点很容易通过实验证实，比如著名的“铁丝负重穿过冰块”实验（有兴趣的小朋友可以自己上网搜搜，在家动手做一次）。于是乎，人们想当然的认为，在冰面上滑冰应该也是这个原理啊！你想想，冰刀那么锋利，划过冰面时单位面积经受的压力极大，肯定瞬间化成水了，有水了，不就滑了嘛？~ 
然而，听起来似乎很有道理的解释却没能经得起进一步的推敲。根据科学家们后续的计算发现，一个体重135斤的人穿着冰刀站在冰面时仅能让冰的熔点从0℃往下降低0.0167℃，而在花样滑冰的赛场上，冰面需要一直维持在-4.5℃左右。所以，压力的确能使冰融化，但绝对达不到在赛场上融化出水来润滑冰面的效果。
假设2：摩擦使冰融化
这个解释似乎更加直观，在冰面上运动，冰刀等器材不断摩擦冰面，难道还不能生出热量把冰面融化吗？
可以是可以，但这个假设没法解释一种常见的现象，那就是冰面不是一般的滑，很多人一站到冰面上，动都没动就摔倒了，根本还没有足够的时间去摩擦生热。因此，科学家们坚定地认为，除了“摩擦生热”外，一定还有更特殊的原因。终于，有人提出了第3个假设。
假设3：冰面本来就有水
这个解题思路格外清奇。人们已经想到了冰面滑是因为有水，因为要解释水从何而来而提出了前两个假设。结果，假设3认为，冰面表层本来就是有水的，自带的！
实际上，这个现象也是很早就被物理学家Michael Faraday发现了，在冰柜里放置两块冰，将它们轻轻地堆叠在一起，过几个小时再打开冰柜看看，两块冰已经变成了一块。Faraday认为，冰块周围覆盖着薄薄的水层，当两个水层相遇，又冻成了冰。
这一猜想于1987年，被科学家们通过X射线成像技术证实。冰面上确实存在一层非常、非常、非常薄的水分子层，厚度约在100纳米量级。结构如下： 
原来，当水结冰时，每一个水分子都会通过氢键抓住其周围的水分子，形成晶体结构，就像图中红色的结构一样。但是表层的水分子周围缺少其他水分子，因此没有办法形成如冰块内部那般规则的结构，只能杂乱无序地游荡在表面。 时至今日，虽然对冰面为什么这么滑这一问题仍存在争议，但大多数科学家认为，假设3的说法更加靠谱，是冰面为什么这么滑的最主要原因。
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