学文网摘要：简述了过去对水分子团的结构上的错误认知，指出液态水的分子团结构不是固定大小的统一状态，而是包含了各种大小的水分子簇，它只能有一个平均值。它随体系中蓄含于氢键上的能量变化而发生水分子团簇的形态改变。
关键词：小分子团水；氢键；水合体；磁化水；长寿之乡；微分子簇；电气石
氢键能量坐落于水分子间的氢键上，特别是蓄积于弱氢键上，它是一种氢键势能。它可以由外加在液态水上的声、光、电、磁和热能等强能量或物理场作用而转化产生，既可以蓄积也可以传导。能量的强度是维持整个水体系的分子团大小的关键因素，能量的传导散失、会造成分子团形态的变化。分析表明，氢键能量显示医学功效的关键在于人体水份达到的能量强度。能量一旦传导散失或稀释、中和而丧失，水团簇就会退回原来的普通分子团簇形态，它的医学功效也就不一样。水的团簇结构、内含能量形式及水合作用是三位一体的。
绝大部分物质都是氢键能量的良导体，此传导性会造成众多的小分子团功效实验的失败。
介绍了中国所有52个长寿乡的长寿原理，是由于其人体内水份的微子簇化，是一种由地下热电性矿的静电场作用而产生的水合氢键能的独特表现。人体水份获得充足能量后，使得水分子团簇与各种营养物质、人体蛋白质和DNA相缔合，形成新的活性水合体，从而产生对人体有益的功效。
总结了微分子簇水及其水合体对人体某些疾病的调理、改善作用等方面的数据统计，和高静电场方法获得的微分子簇水在延长动物寿命和提高SOD酶活性方面的实验研究。
1中国长寿之乡的迷题
中国的54个长寿之乡主要分布在长江以南的19个（含香港）省市；东起崇明岛、西至喀什；南自海南澄迈、北达山东莱州。中国的这些长寿之乡不仅长寿，其平均寿命要高于中国平均水平3~14岁；而且还是天然医院，很多非寿乡人在寿乡疗养，其疾病可以不治而愈；而离开寿乡又旧病复发。
对于长寿之乡的长寿和改善疾病的原因，国内外众多学者做过很多调查研究，秦俊法等[2,3]总结出了各地包括气候、地理环境、基因遗传、水质微量元素、生活习俗、饮食习惯、民族风俗等十几种因素。但是，学术界一直没能就长寿的根本原因得出一致的结论。那些与长寿乡有着同样的地理环境、饮食习惯和人文风俗的寿乡邻近区域，却是非长寿地区；这种在相同生活条件下，寿乡高出周边相邻地区平均寿命3~14岁的现象，以及寿乡特有的天然医院功效，用上述常规思维来解释是很难让人信服的。
笔者所在研发团队在2006~2009年，深入研究世界第一大长寿乡巴马，通过对巴马长寿区域与其周边不长寿区域-百色进行对比性研究，首次发现巴马的饮食和人体中，其水分子团的结构及表现特征与众不同[1]。接着在2009~2011年对中国其它9个著名的长寿之乡的研究，以及在2011~2013 年，继续对中国其它42个长寿之乡进行了实证性研究后，最终证实：普通大众的长寿是多因素（遗传、环境、生活习惯）造成的，但是中国的所有长寿之乡能普遍益寿3~14岁、抗击各种病症而成为天然医院，是单因素造成的[4]。
点状分布的长寿之乡地底下都点状分布着热电性矿石（如：电气石等），它所释放的负静电场可以把当地人体的水份由常规大的水分子团簇离散而变小，并使得水分子间的弱氢键成为自由弱氢键， 它将人体内的酶、DNA、营养物质等一切元素与微分子簇水形成带有生物活性的、水的缔合体，简称水合体。这些酶、蛋白质的水合体就有了更好的生物学效应。
2水的微观结构及其功能
2.1液态水的团簇结构科学家们一直在探索水的微观结构及其功能。在通常状况下，水应该是以分子簇的形式存在的.根据热力学的计算，如果水是以单个分子存在，水的熔点应为-110℃，沸点为-85℃，而实际上水的熔点为0℃，沸点100℃。正是因为水在自然状态下是以簇状大分子结构存在，才使得水具有了与同族的其它的物质完全不同的、特殊的物理特性。
2.2水分子簇研究进程1884年，Whiting首次报道液态水高密度矩阵模型；1933年，Banal和Fowler提出高低密度下簇状结构；1959年，Pauling提出具有空隙的水分子簇状结构；1957年，Bontron和Alben提出了水的环状结构；2000年以后，提出了水的二十面体结构，即水是由280个水分子组成的。结构化小水分子簇也可以在一定条件下形成结构化较大的分子簇（H2O）n，形成更复杂的水巴基球。1996年《科学》杂志第271卷，是"簇科学"专刊。且取"五环水"的模型为封面。主编在编者按里预言："小小分子簇，撞出一个大时代"，这已清楚地揭示了簇科学的前途。
近年内, 愈来愈多的水分子簇结构的论文在《科学》和《自然》杂志发表[7-13]。继2002年《科学》杂志报道美国加州大学Berkeley用扫描隧道电子显微镜观察到了结晶六环水。
水分子簇的种种结构都是动态结合的，其稳定存在的时间为10~12s量级。即不时有水分子加入某个水分子簇，又有某个水分子离开该团簇。种种事件，都是随机的。
2.3水中的强氢键与弱氢键水分子簇的形态以及各种特殊的物理化学性质，归根结底都取决于其氢键的特性。理论上每个水分子既可以作为氢键受体（即提供孤对电子），又能提供氢原子形成氢键（即氢键给体），在液态水中可形成动态的氢键网络，进而形成水分子簇[19]。
一般认为，水中的氢键形态呈随机性，被选择的水分子也呈随机性，由于氧原子周围四个价电子中的两个可以与其它水分子形成氢键，故此形成氢键受体的水分子的成键几率均为50%。考虑分子间氢键的平均强度，断开一个氢键弱化了其周围的氢键作用，形成一个氢键则增强了其周围氢键的协同作用，因此目前普遍认同的一种观点为：由于氢键的协同作用可使水分子以大的团簇结构存在[5]。
实际上水中不仅存在强氢键的协同作用，还存在大量的弱氢键，这种弱氢键势能限制了相邻氢键的势能，并且可以持续几个分子层[6]，与之相比，强的协同作用影响距离则要长得多。在高温下（>100°c）弱氢键可以被观察到，能量在17~23kJ/mol，此时大部分氢键被破坏，弱氢键则显示出很强的弱化协同作用能力。
中科院国家纳米科学中心在2013年11月22日宣布，该中心科研人员裘晓辉团队在国际上首次"拍"到氢键的"照片"，实现了氢键的实空间成像，为"氢键的本质"这一化学界争论了80多年的问题提供了直观证据。这不仅将人类对微观世界的认识向前推进了一大步，也为在分子、原子尺度上的研究提供了更精确的方法。这一成果发表在日前出版的《科学》杂志上，被评价为"一项开拓性的发现，真正令人惊叹的实验测量""是一项杰出而令人激动的工作，具有深远的意义和价值"。
2.4水分子间蕴含的氢键势能-水合氢键能HOH分子的V型结构以及O-H键的极性导致电荷的不对称分布，使水分子间产生引力，因此造成水分子以相当大的强度缔合。相邻的水分子间由于有氢键结构，使水能以（H2O）n的巨型分子存在，但它不会引起水的化学性质的改变。
基础理论研究证明，在外加强能量或一定物理场的作用下，液态水的团簇大小可发生改变，其缔合的水分子数目平均值减少，就会形成微分子簇水。外界施加的能量可使水分子间上的氢键中的质子化学位移往高场移动，使水分子间氢键异变获得较高氢键势能，这种氢键势能在学术上暂时命名为"生物小分子团水合异氢键能"（简称水合氢键能）[4]。这种引起液态水分子缔合改变的作用，主要蓄积在弱氢键上。
当水中蓄积足够强度的水合氢键能时，液态水可维持微分子簇水形态；若水合氢键能消失，水的结构就会回复原来的分子团簇结构形态。
2.5水合氢键能的形成及原理水分团簇的大小由氢键势能造成，其与水中的离子浓度、PH值无关，而与外界施加的能量如：电场、磁场、超声波、核辐射、红外线、紫外线等有关，它们都会都会在水分子间的弱氢键上，转换为氢键势能。但是，负静电场产生的水合氢键能是与其它方法不同，以电气石为代表的热电性矿能在水中蓄积带有负电荷的自由电子，负电荷间的同性相斥原理导致氢键势能的产生。而其它方法并不在水体系中蓄积负电荷。
2.6水合氢键能的能量级别中国的长寿之乡人体和饮食中的水份，正是由于其地下热电性矿产生的负静电场，使其蓄积了带负电荷的自由电子，从而产生了水合氢键能，导致了其人体和饮食中的水分是微分子簇状态的。水合氢键能既然作为一种物理性能量，它一定有能量的强度。我们测试得知，如果如果以长寿之乡的水合氢键能强度为基准强度，由强热电性矿产生的水合氢键能强度能够达到寿乡能量强度的6000倍，而由其它物理方法产生的水合氢键能只能达到寿乡能量强度的20~50倍，其中红外线和超声波产生的能量强度比较低，而紫外光和核辐射产生的能量强度比较高。
在水的体系中，每个水分子团的大小并不是固定的，因此，水分子团大小，在体系中只是一个平均值。当水合氢键能在改变水分子簇的大小时，改变其水体系中的平均值。这种平均值的降低是随着能量强度的增加，而逐步降低的。一个普通水分子团并不是在我们通常理解上，随便施加一点物理场，就可以一步到位地降低为由5、6个水分子组成的小分子团，而是一个由能量强度决定的过程。
2.7水合氢键能的的传导和蓄积水合氢键能在水中的蓄积量不仅和强度有关，还和水的体积有关；体积越大、蓄能越多。水既是水合氢键能的良导体，也是水合氢键能的蓄积体。其它固体物质都是水合氢键能的良导体，尤其是金属。水合氢键能良好的传导性会导致很多实验中，实验组的能量散失、或者对照组和实验组中能量的互相传递而导致实验失败。到我们目前为止的实验中，仅发现个别物质是水合氢键能的不良导体，尚未发现完全的绝缘体。因此，在微分子簇水的各类实验中，绝缘以及保持实验组能量持续稳定不丧失，是其实验成功的第一要素。
2.8微分子簇水的退化微分子簇水是液态水的一种较不稳定状态，在失去外加强能量或物理场的作用影响后，随着作用于弱氢键上的水合氢键能的消失，水分子的氢键缔合作用加强，微水分子簇逐步退回原来的形态。微分子簇水退化的时间不仅和体积相关，而且还和周围环境水的体积以及距离的远近相关。另外，实验也证明当微分子簇水被完全煮沸后，可导致微分子簇水的结构被破坏；水的结构也就会回复原来的大分子团簇结构形态。
在中国白酒行业的催陈白酒的"反生"现象，以及一些高原优质矿泉水运出产地后的口感变化，都是由于水合氢键能消失造成的。
2.9水合氢键能和微分子簇水的检测方法对于水合氢键能，目前尚无深入的基础理论研究，更没有度量衡的设置，因此在世界上也没有直接测试的仪器。
磁化水，作为微分子簇水的代表，其物理性质有很多的改变，例如电导率、表面张力、溶解度等。但是很多学者发现，这些物理性变化，在一段时间后会回退到原有数据。这种回退现象可以解释为水合氢键能消失后导致的。虽然磁化水的上述物理数据发生了改变，但不能直接证明水分子团簇的改变，也不能直接证明水合氢键能的存在。
目前，很多研究机构使用17O NMR作为检测微分子簇水的方法。这是极不合理的，原因有2点：①由于NMR采样量特别少，所以小体积实验组水样中的微量水合氢键能很容易丧失；②由于NMR本身就是一个超级强磁铁，所以小体积对照组水样在进入仪器后很容易在磁场中获得水合氢键能。中国科学院丁克洋也发现核磁共振谱值与不同的水样并无相关性[14]。在微分子簇水以后研究中，我们必须考虑所选用仪器自身的物理场对氢键势能的影响。
对于寿乡或高原的微分子簇矿泉水，由于其含有自由电子，如果用电子仪器来测试一些物理属性的改变，自由电子很容易在电子仪器传导消失。因此不能使用电子仪器来测试其电导率、表面张力等数据。
3微分子簇水的水合作用
当普通水成为微分子簇水后，其水合作用大大加强。结晶结构学分析表明, 水是以多元环状水的形态与DNA 等形成水合体的[15]。DNA 和RNA 所簇合的水的含量达25%~50%, 甚至更多。每个胰岛素需要440个水分子水合才能形成很好的生物学效应[16-17]。
我们研究发现，在中国的长寿之乡饮食和人体中的水合氢键能，可以通过其水合体的感官口感简单感知。该特征表现为：①将中国烈性白酒为代表的众多口感浓烈的饮食带入长寿之乡后，其水份会自然微分子簇化，烈性口感物质就会形成水合体，口感会很快大幅度明显柔和化；而离开这些区域后这些食物又会退回到原有的浓烈口感；第②所有寿乡人体都带有水合氢键能，身体充分接触普通口感浓烈食品后，能够传导出水合氢键能，使普通浓烈食品口感变柔和。而在寿乡周边临近的非长寿地区均未发现这两个特征。并且我们也发现，磁化水、核辐射水、超声波水、紫外光水等均有上述改变食品口感的现象。
4微分子簇水与长寿的关系
张建民等以果蝇为试验材料，在配制培养基时加入的适当浓度的磁化水，探讨了磁化水对果蝇生育力和寿命的影响。结果发现，随着磁化水浓度的升高，果蝇的寿命逐渐延长，特别在雄蝇中，当磁化水浓度达到 50% 时，果蝇的平均寿命比对照长了将近 10d，可见由于磁化水进入细胞后, 可提高果蝇后代的生育力和寿命[18]。
我们在与华南农业大学的联合科研中，研究使用深圳华卫健公司的璧玺牌保健餐饮用具对果蝇寿命及超氧化物歧化酶(SOD)的影响。该餐饮用具是利用电气石中热电性的最强的碧玺作为核心功能材料，通过餐盘产生的静电场将培养管中的果蝇体内的水分微分子簇化。结果：与正常对照组相比，璧玺牌保健餐盘中培养的雌性蝇的平均寿命延长了9.48%，雄性蝇的平均寿命延长了7.07%。通过检测SOD酶活性发现，该保健餐盘对果蝇SOD活力有显著影响，培养10d的果蝇其SOD活力处理比对照上升16.71%，20d的上升37.6%，30d的上升28.54%，40d的上升106.2%。结论：由静电场产生的微分子簇水能显著延长果蝇寿命,提高SOD酶活力。这个实验充分验证了中国长寿之乡的长寿机理是由热电性矿产生的微分子簇水造成的。
5微分子簇水对人体医学***作用
在各国科学家研制的微分子簇功能水中，以磁化水为代表，观察到大量的临床医学改善病例[20-25]。但是效果都不稳定。造成不稳定的原因在于，很多功能水的水合氢键能太弱，饮用到体内后，能量被稀释并同时向体外散失，从而达不到工作强度，因此医学效果不理想。
在我们数年的临床统计发现，只有当人体的水份被彻底微分子簇化后，各种疾病的调理效果才能显现。以下是我们历年统计的数据。
免***力下降、常发感冒人群：人体水分微分子簇化90~180d，改善率67%。
痛风人群：人体水分微分子簇化45~90d，改善率89%。
男性下降人群：人体水分微分子簇化60~120d，改善率58%。
口腔、胃肠消化道疾病人群：人体水分微分子簇化30~90d，改善率43%。
睡眠障碍人群：人体水分微分子簇化60~120d，改善率23%。
糖尿病人群：人体水分微分子簇化90~180d，改善率19%。
过敏性鼻炎人群：人体水分微分子簇化30~60d，改善率86%。
慢性咽炎人群：人体水分微分子簇化30~90d，改善率92%。
哮喘人群：人体水分微分子簇化90~180d，改善率46%。
6结论
由负静电场导致的微分子簇水不仅造就了中国52个长寿之乡特殊的长寿机理，而且使其成为天然的疗养医院。但是，由于微分子簇水所需含的水合氢键能极容易丧失，以及检测手段的缺失，一直是困扰功能水行业制造微分子簇水的难题。特别是微分子簇水的水分子团形态与内含能量之间的关系的基础认知不足，是导致水分子团科学发展的瓶颈所在。
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