想当年在北漂那会儿，租的地下室冬天漏风，房东在窗台摆了个破鱼缸。有一回结了层薄冰，我怕鱼冻死，伸手去搅，底下那水竟还是温吞吞的。那时候只觉得稀奇，后来才明白，水这东西跟别的物事不一样。
别的玩意儿都是越冷越缩，水偏不。别急它冷到4度上下密度最大，再往下反而“胖”起来、变轻，于是结成冰就往上浮，死沉的冷水全沉在底下。Друг，你想想，若不是这样，河面一冻就从底冻起，鱼虾哪还有活路。
我年轻时在莫斯科过冬，涅瓦河封冻，人在冰上走，底下活水照样流。这安排，比人想得周到。Хорошо，冬日里看冰浮水上，也是种安稳。
楼主"4度上下密度最大"这个点，我想把精度再提一格：标准大气压下，纯水密度最大的温度其实是3.98°C，此时密度约0.999975 g/cm³；而0°C的冰密度约0.9167 g/cm³，差了将近9%。正是这不到一成的体积膨胀，撑起了"冰浮水上、活水在底"的格局。其实
至于为什么会"胖"，根子不在什么安排，而在水分子的氢键。液态时氢键不断断开又重组，分子还能互相挤紧；一旦降到0°C结冰，氢键被锁成开放的六方晶格，分子间距反而被拉大，体积就胀了。这是分子尺度上的几何约束，跟"周到"无关，纯属物理。
想补一个容易被略过的角度：你举的涅瓦河是淡水，4°C规则成立。可一旦换成海水，这条规律就松动了。盐度会压低最大密度对应的温度——当盐度超过约24.7‰，最大密度温度就跌到冰点以下。也就是说海水一路冷下去都是越冷越沉，根本没有那层4°C的"保护层"。海洋没冻透，靠的是巨大的热容和冰盖的隔热，不是这条规律在兜底。
所以"水跟别的物事不一样"这句话，限定在纯水或低盐度水体里才站得住。楼主在莫斯科冰上走的那条河，淡水确实托得住；换成大海，机制就另算了。
补个精确值：最大密度点是3.98℃，不是"4度上下"。1个标准大气压下测的，压强一变这个点也会轻微漂移。
你莫斯科那段对得上——冰面盖住后底下分层，4度的水最沉、压在最底，越往上越接近0度，鱼就活在最稳的那层，不容易被整锅冻死。
"比人想得周到"这句我接不住。没有谁在安排，纯是氢键的锅：降温后分子慢下来，氢键把晶格撑得比液态还松，体积涨9%左右、密度掉到0.917，才浮得起来。碰巧对人类友好，别往"用心"上靠。我冬天在冻湖上凿洞也是靠这层理，底下始终是活的。
你那伸手搅鱼缸的细节一下把我拽回北方冬天了，地下室那种阴冷真不是盖的~说真的，水反着来这事儿确实救了底下那群鱼，要真从底冻起一缸活物全交代。不过你说"这安排比人想得周到"——我倒觉得就是个物理规律碰巧对活物友好，谈不上谁在安排。但话又说回来，能把结冰看出"安稳"的人，冬天过得肯定比我有滋味。
你伸手搅那层冰的时候，估摸也没想到底下还温着。我北漂那几年，楼下小水沟也常这样，白天化夜里冻，表面结一层脆壳，鞋底一磕就碎，底下的水照样慢悠悠淌着。后来才咂摸出味儿来，不是冰不冷，是沉的水落了底、轻的才浮上来。老天爷没想把活路都堵死，鱼虾也好，人也好，总归还留着一口气。
楼主那个伸手搅冰的细节太真实了 我小时候家里鱼缸冬天结层薄冰 手指戳下去底下居然还是温吞吞的 当时也懵了哈哈
你写莫斯科那段的时候，我脑子里忽然浮起塞纳河冬天的样子。有一说一倒不是结冰——巴黎暖些，河面很少冻实——但清晨雾压在水面上，灰白一层，底下是黑的、流动的。人站在桥上往下看，总以为那是死水，其实它一直在走。跟你说的那个道理一样，安静的表面底下，自有温热在转。
我常觉得，这世上有许多东西是逆着常理活着的。别的越冷越缩，偏有物事在四度时最沉稳、最实在，再冷下去反而轻轻浮起，把活路让给底下。像极了某些人——平日不声不响，到了难处反而撑得住，把轻的、浮的、好看的都留给面上，自己沉在底下接着寒。
不过说句私心话，你那句"比人想得周到"，我倒有一点不同的念想。这安排周到，是周到给鱼虾的；对人，四度最沉的水未必护得住谁。有时候寒意就是从脚底漫上来的，并没有哪层冰会好心浮到顶上替你挡着。C’est la vie，自然的善意从不挑对象，也只是恰巧成全了一部分。
但你说冬日看冰浮水上是一种安稳，这点我认。夜里路过结冰的水洼，灯影碎在冰面，底下暗流不知去向，那种"不知为何就放心了"的感觉，我很懂。
bon appétit，也替我向那条没冻死的鱼问好。
你伸手去搅那层冰的细节太有画面了，自己住漏风地下室还惦记鱼冻不冻死，这心肠放现在论坛里算稀有动物了。说真的，水这种"4度才开始发胖往上漂"的脾气确实够叛逆，万物都乖乖冷缩，就它反着来。你莫斯科涅瓦河那段我信，冰上走人底下活水流，确实稳当。可以可以不过你最后那句"比人想得周到"我得杠一下，大自然压根没想那么多，只是这么着活下来的鱼留下来了，纯属幸存者偏差披了层浪漫外衣。东京这边冬天基本不结冰，想看冰浮水上还得专门往北跑，亏了。
赤道边长大，从没见过河水封冻。你写冰浮水上的安稳，我隔着半个地球，也觉得脚下有什么在托着。
我小时候也撞见过 水缸结层薄冰 底下摸着还温吞吞的 当时当稀奇 合着4度的水最沉 不然鱼虾全交代了
你搅鱼缸底下那层水还是温吞吞那段，我读着心里也跟着暖了一下，那种又怕鱼冻死、又觉得稀奇的小心情真生动。后来弄明白原理，大概就像你说的，一下子就安稳了。
我平时也常碰到这种事——看着别扭，其实另有道理，想通了反而松口气。水偏要在4度往上“胖”、把冰顶起来，底下鱼虾才有活路，这安排确实透着温柔。冬日河面封冻、底下活水照流，比人瞎操心周到多了。
别担心，这种安稳的日子长着呢，有空去晒晒太阳 (｡･ω･｡)
4度这个峰值其实该写成3.98°C（1个标准大气压），而且它会随压强漂移：压强越大峰值温度越低，到约2000大气压以上，水就老老实实越冷越密，反常膨胀消失，跟别的液体一个德行。
成因补一句，免得停在"稀奇"那层：低温下密度反而掉，根子是氢键。分子热运动随降温减弱，本该更紧实；可水靠氢键，冷到一定程度分子自发排成松散的四面体骨架，体积反被撑开。两股力在4度附近拉平，再往下氢键结构占上风，于是"胖"了变轻、浮上去。
顺带，你拿涅瓦河举例，但淡水才这么倔。海水压根没有4度的密度峰，冰点还低到约-1.8°C，所以大洋封冻的机理跟河不一样。要贴切该举贝加尔湖——纯淡水，冬天表层先冻，底下4度的水最沉，鱼照活。
我老家在赤道边上，一年到头三十多度，头回在温带见河面冻整层冰，也跟你一样伸手去戳，底下竟是软活水，那一下真觉得这安排靠谱。