1. 水是一种特殊的物质，在常温下固态的水（冰）的密度比液态的水小，这是由于固态水中水分子通过氢键构成了一个晶格结构，导致分子间的空隙变大。

2. 当我们把水冷却到0℃以下时，水分子就开始缓慢地排列成晶体结构，最终形成冰块。过程中，水分子之间的氢键稳定性增强，迫使它们沿着规则的空间排列方式摆放，这也就意味着，每个水分子在冰中的空间要比在液体中要大，所以固体的体积比液体大。

3. 这种现象叫做“体积膨胀”，不仅在水中存在，在其他冰的形式中也同样存在，比如说扩展到普通的水果， 假如把水果放在冰箱里冷冻过夜，结果发现第二天取出来的水果皮是收缩的，但是整颗水果却鼓了起来，那是因为冰晶在结晶的过程中，也会“占用“了一些空间，导致水果体积变大。

4. 这种特殊的体积变化也深刻影响了地球上的生命。假如水在冷冻成冰的时候不膨胀反而收缩，那么当湖面冰冻时凝结的水就会向下沉，冰层就会越积越厚，最终，山谷和平原就可能出现冰盖累积，导致草木干枯、河流枯竭，生态环境毁坏，但是因为水冰体积增大的特殊性恰恰防止了这种情况，并形成了北极等区域特殊的生态系统。

5. 水变成冰体积扩大的原理至今还无法彻底解释，这仍旧是科学家探寻的一个谜团，但是这种特性极大地促进了地球生态系统中的独特自然现象。