水

概説

水は人類にとって最もありふれた液体であり、基本的な物質である。また、人が生命を維持するには必要不可欠であり、さまざまな産業活動にも不可欠の物質である。
古代ギリシャではタレスが「万物のアルケーは水」とし、エンペドクレスは四大元素のひとつで基本的な元素として水を挙げた。古代インドでも五大のひとつとされ、中国の五行説でも基本要素のひとつと見なされている。18世紀の後半まで、洋の東西を問わず人々はそうした理解をしていた。それが変わったのは、わずか200年ほど前のことであり、19世紀前半に、ドルトン、ゲイリュサック、フンボルトらの実験が行われ、アボガドロによって分子説が唱えられたことによって、 で表すことができる水素と酸素の化合物と理解されるようになった。（→#水の知識の歴史概略）
常温常圧では液体で、透明ではあるが、ごくわずかに青緑色を呈している（ただし、重水は無色である）。また無味無臭である。日常生活で人が用いるコップ1杯や風呂桶程度の量の水にはほとんど色がないので、水の色は「無色透明」と形容される。詩的な表現では、何かの色に染まっていないことの象徴として水が用いられることがある。しかし、海、湖、ダム、大きな川など、厚い層を成して存在する大量の水の色は青色に見える。このような状態で見える水の色を、日本語ではそのまま水色と呼んでいる。（→水の色）
化学が発展してからは化学式  で表され、「水素原子と酸素原子は共有結合で結びついている」と理解されている。（→水の性質）
また水は、かつて1kgや1calの単位の基準として用いられていた。（→水の性質）
すべての既知の生命体にとって、水は不可欠な物質である。生物体を構成する物質で、最も多くを占めるのが水である。核や細胞質で最も多い物質でもあり、細胞内の物質代謝の媒体としても利用されている。通常、質量にして生物体の70〜80%が水によって占められている。人体も60〜70%程度が水である。（→#生物と水）
地球表面、特に海洋に豊富に存在する。水は人類にとって身近であって、生物の生存に必要な物質であるが、宇宙全体では液体の状態で存在している量は少ない。（→#水の分布）
現代の人類の水の使用量の約7割が農業用水である。現代の東京の家庭での水の使用量を多い順に並べると、トイレ、風呂、炊事である。（→#水の使用量）
下記では、水に関する人類の知識の歴史概略を解説し、続いて現代物理学での水の理解などを解説する。

呼称

日常的な日本語では、同じ液体の水でも温度によって名称を変えて呼び分ける。低温や常温では水と呼ぶが、温度が高くなると湯（ゆ）といい、別の漢字を宛てる。しかし、英語 (water) やフランス語 (eau) などでは、液体であれば温度によらず名称は不変である。
日本語では、（湯などから立ち上った）水蒸気が凝結して空気中に細かな粒として存在する水は、湯気という。
用途、性質、存在する場所などによる呼び分けも行われている。例えば、水の中でも、特に飲用に供するものを飲料水という。海にある塩分などを多く含む水は海水、地下に存在する水は地下水と呼び、地下水を汲みボトルに詰めたものをミネラルウォーターと呼ぶ。また、用途によって、農業用水、工業用水などの呼称もある。機能と水質に基づく、上水、下水という呼称もある。

他言語での呼称

古代ギリシア語では「ὕδωρ」。（ὕδωρの発音は時代とともに変遷した。紀元前5世紀はIPA: /hý.dɔːr/「ヒュドール」 、紀元前1世紀は IPA: /ˈ(h)y.dor/「ヒュドル」あるいは「ユドル」など）。
（注：近・現代の学問で水関連のものごとについての造語をする場合、古代ギリシア語の「古代ギリシア語: ὕδωρ」を接頭語として用いるために（若干変形させて）「hydro-」が使用されることがある。（この学術的接頭辞の発音は、言語ごとに異なり、英語での発音、フランス語での発音それぞれに忠実なカナ表記は「ハイドロ」、「イドロ」）である。接頭辞hydro-の使用例: hydrogen 水素（＝「水を生むもの」「水のもと」といった意味の造語）、ハイドロプレーニング現象。
ラテン語:aqua（アクア）（注 : ラテン語も伝統的に学術用語に用いられており、さらにラテン語が非学術的分野で（商用も含めて）造語に用いられることもあり、さまざまな言語で「aqua-  アクア～」といった語や表現が（会社名、製品名なども含めて）多数用いられている）。
仏: eau（オ）、伊: acqua（アックア）、西: agua（アグア）、葡: água（アグア）、独: Wasser（ヴァッサー）、露: воды（ヴォディ）、中: 水（シュイ）、朝: 물（ムル）、亜: ماء‎（マーイ）、波: آب‎（アーブ）、ヘブライ語: מים‎（マイム）、ヒンディー語: पानी（パーニー）、タイ語: น้ำ（ナー）、ギリシア語: νερό（ネロ）、マオリ語: wai、蒙古語:ᠤᠰᠦ（オス）、チベット語: チベット文字：ཆུ （チュウ）
「ウィクショナリーの『みず』の項」も参照

自然科学での呼び分け

水の概念を自然科学的に拡張して、化学式で  と表現できるものをすべて広義の「水」とすれば、固体は氷、液体は水、気体は水蒸気、ということになる。
IUPAC系統名はオキシダン (oxidane) であるがほとんど用いられない。また、一酸化二水素、酸化水素、水酸、水酸化水素といった呼び方をすることも可能である。（→水素化物）
不純物をほとんど含まない水を「純水」と呼ぶ（たとえば、加熱してできた水蒸気を凝結した蒸留水など）。特に純度の高いものは「超純水」という呼称もある。
水の化学式  の水素が二つとも同位体の重水素である水を重水と呼び、化学式  で表す。水素の一つが重水素であり、もう一つが軽水素である水は、半重水と呼び、 で表す。水素の一つが三重水素（トリチウム）である水は、トリチウム水（または三重水素水）と呼び、 で表す。重水・半重水とトリチウム水を併せ、さらに酸素の同位体と水素の化合物である水も含めて、単に重水と呼ぶこともある。この広義の重水に対して、普通の水は、軽水と呼ばれる。
軽水と重水は電子状態が同じなので、化学的性質は等しい。しかし、質量が2倍、3倍となる水素の同位体の化合物である水では、結合や解離反応の速度などの物性に顕著な差が表れる。（→速度論的同位体効果）

気象用語

気象に関する用語では、水の粒の大きさによって、霧や靄（もや）と呼ぶ（これらを総称した一般用語として霞もある）。それらが上空にある状態では、雲と呼ぶ。雲から凝縮して大きめの水滴となって地上に落ちてくる水は雨と呼ぶ。上空で水蒸気が凝固して結晶となった氷は雪と呼ばれ、一体の結晶になっていない粒は、大きさによって霰（あられ）や雹（ひょう）と呼ぶ。それらが水と混合した状態になっていれば、霙（みぞれ）と呼ばれる。

古代から18世紀まで

古代ギリシアの哲学者、一般に最初の哲学者とされる、紀元前6世紀ころの人物ミレトスのタレスは、万物の根源アルケーを探求する中で「アルケーは水である」と述べたと伝えられている。
同じく古代ギリシアのエンペドクレスは、火、空気、水、土（古代ギリシア語: πυρ, αήρ, ὕδωρ, γη
、ギリシア語: φωτιά, αέρας, νερό, γη、羅: ignis, aer, aqua, terra）を4つのリゾーマタ（古代ギリシア語: ῥιζὤματα、「根の物質」の意で今日の元素のこと）とし、それの集合や離散によって自然界のできごとを説明する、いわゆる四元素説を唱えた。これはアリストテレスに継承された。
古代インドでも、地、水、火、風 およびこれに空を加えた五大の思想が唱えられていた。また中国においても、万物は木・火・土・金・水の5種類の元素から成るとする五行説が唱えられた。
つまり、洋の東西を問わず、水は、基本的な4～5種の元素のひとつだと考えられていたのであり、こうした水の理解は、2,000年以上にわたって人々の間で一般的であった。18世紀後半の時点でも、ごく一般的であった。
こうした理解に変化が生じはじめたのは18世紀末のことであり、人類の歴史の中に位置づけると、ごく最近のことである。18世紀末に、キャベンディッシュが、金属と酸とが反応を起こすときに、軽い謎の気体（現在では水素と呼ばれているもの）が発生し、それは簡単に燃えて水になることを発見した。また、ラボアジエが、この燃焼で化合する相手が空気中の酸素であることを確かめた。これによって、（実は）水は元素ではない、という考え方が登場した。ただし、ラボアジエの実験があっても、人々の考え方がすぐに変わったわけではなく、人々は以前どおり四元素の考え方をしていた、学者らもおおむね四元素の考え方をそれまでどおり用いていた、と科学史家らから指摘されている。18世紀までの文献に現れる「aqua」、「water」、「水」などは、基本元素としての水だと理解するのが適切である。

19世紀

その後19世紀初頭、イギリスのドルトンが実験の結果、水素と酸素が重量比で1:7で化合するとし（後に正しくは1:8と判明）、1805年にはゲイ・リュサックやフンボルトなどがそれぞれ、体積比で2:1で化合することを見出した。さらに1811年に、アボガドロが分子説を唱え、その枠組みの中で水の分子が  と定められた。このころ（19世紀の初頭）に西欧の学者たちの水の理解が変わったと科学史家らによって指摘されており、同世紀を通して一般の人々の理解も変化していったと考えてよい。
分子説の成立とともにあったという点などで、水は近代化学の発展のきっかけを作ったものである。この時期は、おおむねphilosophia（哲学）を母胎としてscientia（科学）が生まれつつあった時期と一致している。こうした新しい独特の哲学を行う人の数が徐々に増え、彼らが自分たちのことを他の哲学者から区別するためにscientist（科学者）という用語がヒューウェルによって1833年に造語され その使用が提唱された。

太陽系外の水

太陽系外惑星には、大量の液体の水を保持している可能性のある惑星がいくつか見つかっている。例えばケプラー22bやグリーゼ581d、HD 85512 bといった惑星は、地球と同じような環境で水の海を持つと推定されている。しかし、GJ 1214 bやかに座55番星eといった惑星は、地球とは異なり、高温高圧の超臨界水の海を持つとされている。
2012年、ハッブル宇宙望遠鏡の観測により、GJ 1214 bが高温の水蒸気の大気を持つことが確認された。大気の下には超臨界水の海が存在する可能性がある。
2011年、クエーサーAPM 08279+5255の降着円盤に、地球の水の140兆倍という膨大な量の水が発見された。APM 08279+5255は、宇宙誕生から16億年後の時代に存在する天体であり、このことは、既にこの時代に大量の水が存在していた事を示している。

人間の健康と水

安全な水を飲めるかどうか、ということは人間の健康に大きな影響を及ぼしている。
汚物などに触れた不衛生な水を飲むと、コレラ・腸チフス・赤痢などで命を落とす人が出る。そしてこれらの病気は感染する。体力の弱い乳幼児は、不衛生な水を摂ると、しばしばひどい下痢を起こし脱水症状で死亡する。老人も免疫力が弱く、不衛生な水で命を落としやすい。また、不衛生な水は寄生虫の問題も引き起こす。
古代でも中世でも、人類のほとんどは水道無しで生きていたと考えてよい。都市で暮らすにしても上水道がなかったのである。
安全な水を飲む方法として古代から行われているひとつの方法は煮沸（しゃふつ）してから口に入れるということである。

水道

ローマ帝国（古代ローマ）は、土木技術に秀でており、ローマに水を引くべく水道を建設した。これのおかげでローマの住むローマ市民は公衆浴場を利用することができた。公共の水洗トイレもあった。石でできたベンチ状のものの下を水が流れており、ベンチには穴があいており、そこにこしかけて用をすれば、排泄物が流れてゆくのである。ローマのように水がふんだんにある都市生活は世界的に見て例外的であり、他に類をみない状態であった。 ローマ帝国の時代、ローマという都市に住む人たちは風呂に頻繁に入っていたわけだが、その後、彼ら(かつてのローマ帝国の中核的市民。今のローマ市民やイタリア人）は頻繁に風呂に入る習慣は失った。
都市では、都市で生活する者に安全な飲料水をいかにして届けるかということは、都市を治める者、政治を行うものにとって大きな問題である。
日本の江戸では、水不足の状態を改善するために、1652年に玉川上水の建設が計画され、翌1653年、まずは本線が建設された。難工事で幕府の用意した資金は底をついてしまい、玉川兄弟は自宅を売って建設を続行したという。承応3年（1654年）6月から、江戸市中への通水が開始された。玉川上水は江戸っ子の自慢となった。江戸の上水道は世界的に見て質が高かったと指摘されることは多い。
ヨーロッパではどんな状態だったかというと、ヨーロッパでは中世、各都市は外敵を防ぐべく壁をつくり（城塞都市）、自治が行われ、独立性が高く、小さな国のような様相を呈するものが多かった。ヨーロッパの都市では、街の広場などに、都市の近くの山などから水道で水を引き、その水を出す fonte フォンテ （イタリア語、ポルトガル語。フランス語では fontaine フォンテーヌ、日本語では「泉」）を設置して、飲料水を市民に提供しているものが多かった。市民は桶を持って広場にやってきて、この「泉」で水を汲んで、水が入った重い桶を持って家まで運び、各家でそれを使うのである。つまり「水道」があるといってもそういう程度のことであったのであり、基本的に各家まで引かれていたわけではない。
ヨーロッパの水事情を理解するための一例として、フランスの首都のパリの水事情について説明すると、パリの水事情はひどいものであった。16世紀・17世紀・18世紀と、パリ市民は安全な飲料水をたっぷりと確保できていたわけではない。基本的に、風呂に入る、などということは考えられない状態であった。やることと言えば、布に水や湯をふくませて、身体を拭くということだったり、せいぜいやるとしても、身体があまりに臭くなったら、桶やたらい（金たらい）を用意して、服を脱いでその中で立って、桶にくんだ水をチョロチョロと身体にかけて流し、数分後にはそそくさと身体を拭く、という程度のことであった。（日本人のように熱い風呂に全身をどっぷりと沈めて身体を温めるなどという発想はフランス人にはまったく無かった。）
汚水の扱いもひどいもので、パリに下水道が整備されていなかったものだから、市民は、汚物を家（アパルトマン）の前の街路に捨てていた。当時、パリの街路は道の端や真ん中に水が集まるようにしてあり、雨になるとそこを雨水が流れるのだが、そこに汚物が大量に流れ、街全体に悪臭が漂っていたのである。そんな状態が常態化すると、しまいには、建物の3階・4階などに住み、いちいち1階まで歩いて降りる手間を面倒に感じる者などでは桶に入った汚物を窓から直接放り投げるような不届き者すらもいた。パリの街を歩くには、足元の汚水にも気を付けなければならないし、同時に、頭上にも注意を払って汚物をかけられないように気を付ける必要すらあったのである。この状況が変わったのは19世紀のことで、オスマンが行ったパリ改造（オスマニザシオン）のおかげであり、オスマンは、パリ市民のために安全な水を豊富に確保するために、パリから100kmも離れた水源からパリに水を引くという決断（大英断）を行い、それが成功し、各家庭に十分に水を届けることが可能になり、その結果、当時、パリの各家庭でバスタブを置き風呂に入るということがちょっとした流行になった。だが、今でもフランス人はあまり風呂に入らない。少なくとも日本人のように毎日風呂に入ったりするような習慣は全然無く、本当にたまにしか入らない。
途上国などでは現代でも水道が無い国が多い。毎日水をバケツ等で家まで運ぶ地域もある。さらに、水源が遠いため自力で長距離を歩かなければならず、その労働にあたる子供が通学さえままならない地域もある。
産業利用を目的とした水利は、用水路と呼ばれる（農業用水・工業用水）。

世界の水の使用量

世界の水の使用量は、1995年の段階で年間約35,700億m³で、内訳としては、農業用水が約25,030億m³/年で約7割を占め最大、工業用水が約7,150億m³/年、生活用水が約3,540億m³/年だった、とも推定されている。水使用量は1950年から1995年までで2.6倍になっているともされ、2025年には30億人以上が水の量と質の限界（水ストレス）に直面する、とも予想されている。仮想水という指標で水の使用量が計算されている。

家庭での水の使用状況と用途

家庭での水の使用量は、国ごとに著しく異なる。途上国の中には「一日一人あたり数リットル」という国がある。その一方で、先進国では「一日一人あたり数百リットル」という国が多く、途上国と先進国の間には大きな差がある。日本の家庭の使用量も他の先進諸国と同様、最も高い部類に属する。
日本での使用状況の一例として東京の家庭でのそれを挙げると、1日で1人あたり242Lの水を使っている（2005年現在、東京都水道局調べ）。家庭での水の使用量のうち、28%がトイレ、24%が風呂、23%が炊事、17%が洗濯となっている（2002年、東京都水道局調べ）。

農業

世界のそれぞれの地域における水の状況は、地域による差、気候の差の影響を大きく受ける。その水の状況が、農業に影響を与え、社会構造にも影響を与えている。

水と芸術

水は人類にとって最も身近で重要な物質であり、かつ様々な態様を見せることから、水をモチーフとした数々の芸術作品が生み出されている。
水そのものを取り入れたものに庭園における池や噴水がある。