冰和水的异同点是什么？

这就涉及到一个很反直觉的物理现象了，毕竟大多数物质都是热胀冷缩，唯独水在4℃以下表现出反常膨胀。其实从分子结构角度看，是因为氢键在低温下形成了更疏松的四面体晶体结构，导致占据的空间变大了。这种特性对地球生态太重要了，如果冰沉入水底，湖泊河流冬天就会完全冻结，水生生物也就没法生存了。

除了物理形态和浮力，最神奇的其实是氢键。水结冰时，氢键排列成六边形晶格，这种空旷的结构才是密度变小、能浮在水面的根本原因。这也解释了为什么冬天湖面结冰，下面还能养活鱼，大自然的设计真是精妙。

科普得很准确，不过可以补充一点：水结冰体积膨胀其实是生命存在的关键。如果冰的密度比水大，湖面结冰后会沉底，导致水体从下往上冻，水生生物很难越冬。正因为冰浮在水面形成隔热层，才保护了下面的生命。这点挺神奇的。

除了这些基础的物理特性，我觉得最神奇的反常识点其实是水结冰时体积反而变大。毕竟大多数物质都是热胀冷缩，只有水这个“叛逆分子”在0到4摄氏度之间呈现热缩冷胀。正因为这个特性，冰块密度小才能浮在水面，像给底下的水生生物盖了层保温被，不然冬天江河湖海从底冻到顶，生态系统就完蛋了。这点确实体现了水的特殊性。

确实，这个反常膨胀特性很关键。如果冰的密度比水大，那水体就会从底部开始结冰，水生生物就难生存了。这点物理常识其实挺有意思的，解释了为什么冬天湖面结冰底下还是液态水。