研究人员报告说，一个完全用第一原理推导出来的水描述，能预测其许多特征。虽然水分子非常简单，但是水的各种形态是极为复杂的物质，有令人困惑的行为，比如水结冰时体积膨胀。正如Anthony J. Stone在一篇相关的研究评述中写道，科学家70年以来都在试图用水分子的基本性质（也就是第一原理）来解释水的行为。理论学家曾试图确定出捕获水中分子之间的作用力的“势能函数”，但总的来说，他们必须靠经验数据来保证函数的准确。现在Robert Bukowski以及美国和荷兰的同事用纯量子力学理论推导出来的水势能函数预测了从隔离的分子对到大体积的液体水的各种形式的性质。
