L'eau est le seul liquide courant qui ne se contracte pas immédiatement en refroidissant. La glace fond, et l'eau devient plus dense, mais seulement jusqu'à 4 degrés Celsius. Ensuite, en continuant à refroidir, elle se dilate à nouveau. Ce caprice explique pourquoi les poissons survivent dans les étangs gelés : l'eau la plus dense coule au fond, tandis qu'une couche d'eau froide plus légère reste en surface et se transforme en glace.

Des scientifiques ont construit un réseau de neurones qui a remplacé des calculs complexes et permis de simuler le comportement de millions de molécules d'eau. Le modèle a reproduit avec précision l'anomalie de densité en fonction de la température. En regardant à l'intérieur, les chercheurs ont vu que chaque molécule d'eau conserve toujours quatre voisines, comme dans un cristal de glace parfait. Mais cet ordre se brise déjà à une distance de quelques couches moléculaires.

C'est cette rupture de l'ordre à longue distance qui rend l'eau anormale. Lorsqu'on chauffe l'eau à partir de zéro, les molécules remplissent d'abord les vides créés par la rupture de l'ordre à longue distance, et l'eau se contracte. Après 4 degrés, la dilatation thermique normale prend le dessus. Le mécanisme s'est avéré plus subtil qu'on ne le pensait depuis près de cent ans.