Вода - самое распространенное вещество на планете, нет ни одного человека, не знающего о ней, она проста, понятна и не таит в себе никаких загадок. Но так ли это на самом деле?
Более 70 лет назад Нобелевский лауреат Альберт Сент-Дьерди сказал, что «биология забыла о воде или совсем не думала о ней».
Он призывал коллег заняться более глубоким изучением этого удивительного вещества. Убеждение в том, что вода понятна, и исследовать в ней нечего, мешает прогрессу во многих областях деятельности человека.
Одним из ученых, проявивших глубокий интерес к свойствам воды, стал Джеральд Поллак. Профессор Вашингтонского университета, специалист в области биохимии и биофизики, много лет он занимался изучением воды, сотрудничал со специалистами в этой области из разных стран мира, в том числе и с советскими и российскими коллегами. За время своей деятельности он опубликовал несколько работ, посвященных воде. Самой большой публикацией стала книга «Четвертая фаза воды», в которой он систематизировал весь круг своих исследовательских интересов.
Книга предназначена для широкого круга читателей, в ней простым и понятным языком изложены все вопросы, с которыми ему пришлось столкнуться в своей исследовательской работе. Его главным принципом было никогда не отвергать даже самое невероятное предположение, а всесторонне исследовать его.
Он не питает иллюзий по поводу того, что все его идеи лягут в основу новой теории о воде. Вероятно, многие останутся всего лишь рассуждениями. Его цель - понять природу воды, а этого можно достичь только в том случае, если не бояться даже самых смелых предположений.
Огромную благодарность за помощь в написании книги он выражает Гилберту Лингу, чей объемный труд побудил Поллака проявить интерес к воде, а также доктору биологических наук, профессору Московского государственного университета Владимиру Воейкову, чья потрясающая эрудиция и глубокие специальные знания стали неоценимым вкладом в работу над книгой.
Одна из глав посвящена исследованию необычного состояния воды, в научных кругах получившей название полимерной воды. Причем, большой интерес для Джеральда Поллака представляют не только обнаруженные удивительные свойства воды, но и сама история этого открытия. Об этом мы и расскажем в нашей статье.
Открытие новой фазы воды
В начале 60-х гг. ХХ века в научном мире произошло событие, долгое время, остававшееся почти никем не замеченным. Это неудивительно: на фоне начавшейся космической эры любое другое достижение выглядело незначительным. Безусловно, предмет, о котором идет речь, был менее высоким, чем первый спутник и первый полет человека в космос, и тем не менее это событие было важным.
Космический прорыв Советского Союза был дополнен успехами советских ученых в науке о воде. Речь идет об открытии новой фазы воды. Чтобы не утомлять читателя сложными научными терминами, автор книги описывает работу исследователей достаточно коротко: «Они (ученые) поместили небольшое количество воды в тонкие капиллярные трубки и обнаружили, что свойства воды резко изменились. Вода больше не вела себя как жидкость; и при этом она не была твердой. В течение некоторого времени это выглядело как действительно новое фазовое состояние».
Еще в начальной школе каждый ребенок запоминает, что вода имеет три фазовых состояния: твердое вещество, жидкость и газ. Исследования советских ученых указывали на то, что у воды есть четвертая фаза, по крайней мере подразумевалось наличие состояния, отличного от трех известных. Была обнаружена так называемая исключающая зона, в которой вода имела иную кристаллическую структуру, нежели у обычной воды.
Так что же выявили русские ученые? И почему эта находка была окружена международной интригой, приведшей впоследствии к разгрому новой теории?
С чего все началось
История началась с того, что химик из Костромы Николай Федякин заметил, как при определенных условиях вода становится необъяснимо стабильной: она очень трудно замораживается и еще труднее испаряется. В этот период она становится более плотной и вязкой, чем обычная. Удивленный, если не сказать больше, Федякин поделился своим наблюдением с известным физиком-химиком Советского Союза Борисом Владимировичем Дерягиным. По инициативе последнего в Москве была сформирована исследовательская группа для изучения этого явления.
Первые эксперименты проводились в капиллярных трубках. Дерягин понимал, что ограничиваться ими не следует, так как все, что соприкасается с водой, создает границу сред - от стакана до белков, находящихся в клетках тканей. Эти пограничные переходы также создают «межфазную» воду, имеющую потенциально схожие свойства с водой в экспериментальных капиллярных трубках. Задача, стоящая перед исследователями, была не просто интересной, ведь открытие причины этого явления могло пролить свет на многие тайны природы.
Для чистоты эксперимента воду сначала испаряли, а затем конденсировали внутри стерильных стеклянных капилляров. Именно эта чистая вода становилась необъяснимо стабильной. Та же проблема чистоты привела Дерягина позже к неудаче.
Как успех обернулся неудачей
В советском научном сообществе эксперименты Дерягина широко обсуждались сразу после их опубликования, в США и Великобритании к исследованию этого вопроса приступили позже. Через некоторое время этой особенной формой воды интересовался не только научный мир, но и все общество.
Не оставили без внимания эту проблему средства массовой информации. С присущим стремлением к сенсациям пресса преподнесла читателям информацию об этих исследованиях в виде теории, предполагающей, что даже маленькая доза «новой» воды, попав в океан, может выступить в роли «затравочного кристалла» и полимеризовать всю воду планеты в сплошной массив, бесполезный для жизни. И тогда мы все умрем. Автор книги напоминает, что открытие полимерной воды было сделано в Советском Союзе в период холодной войны. Накал страстей был нешуточный.
Западные специалисты развернули широкую исследовательскую программу, число экспериментов росло, результаты не заставили себя ждать. Было обнаружено, что чистая вода не была такой уж чистой: она содержала следы силикатов, появившихся предположительно в результате выщелачивания из стенок кварцевых капиллярных трубок. Следовательно, говорить о том, что именно вода приобретает какие-то необъяснимые свойства, нельзя, вполне вероятно, здесь имеет место влияние загрязняющего ее вещества.
Вряд ли можно утверждать, что вода, используемая в экспериментах, содержала значимые концентрации растворенного материала стенок, способные исказить эксперимент, ведь ученые имели дело с очень тонкими трубками. Однако, некоторое количество силиката было обнаружено, первый удар по репутации советских специалистов был нанесен.
Джеральд Поллак пишет, как научные оппоненты советской стороны «… с радостью сообщали, что схожие явления можно наблюдать при добавлении соли в чистую воду. Иными словами, с равным успехом советские ученые могли исследовать пот, капающий в воду в жаркий летний день. По всему миру прокатился гомерический хохот».
До того, чтобы теория полимерной воды была объявлена несостоятельной, оставался один шаг. И этот шаг сделал сам Дерягин, признав, что вода в его экспериментах действительно была загрязнена. Это было равносильно признанию в фальсификации научного опыта.
Мировое сообщество могло успокоиться: водным запасам планеты больше не грозила опасность полимеризации. Вода не хранит никаких тайн. Она полностью контролируема. Дело закрыто. Мы не умрем.
«И все-таки она вертится»?
Этот научный инцидент был широко известен, его описание встречается в нескольких публикациях, однако закулисье этой истории остается неясным. В одно из своих посещений России Джеральд Поллак встречался с руководителем российского биофизического института, знавшим лично Бориса Владимировича Дерягина. Они жили в соседних квартирах.
Джеральд Поллак приводит слова собеседника: «…вплоть до момента своей смерти Дерягин был уверен, что загрязнение не имело решающего значения, несмотря на собственное опубликованное опровержение». Позже Поллак убедился, что такими же сведениями располагает еще один человек, лично знавший и работавший вместе с Борисом Владимировичем. Публично признав ошибку, Дерягин был уверен, что направление его исследований верное.
Так зачем же?
В 1957 году, когда Советский Союз первым в мире запустил космический спутник, Поллак был студентом-первокурсником. Вокруг этого потрясающего во всех отношениях события царил небывалый ажиотаж.
Выдающийся научный и технический прорыв Советского Союза на фоне холодной войны воспринимался Соединенными Штатами с очень большими опасениями. Поллак пишет, что «спутник был конфузом», который хотелось хоть немного компенсировать, и «разоблачение поливоды стало ответом Америки на запуск спутника».
Зачем же Дерягин публично признался в своей ошибке, если был уверен, что он ее не совершал? По мнению автора книги, он сделал это под давлением советского правительства, которое не могло не отреагировать, когда одного из его ведущих ученых обвинили в научной небрежности. Окончательные результаты эксперимента были еще очень туманны, а четвертая фаза воды - не настолько важный вопрос, чтобы подвергать угрозе репутацию страны.
Очевидно, что с другой стороны также ощущалось определенное давление. Западный научный мир считал себя должным «занять оборону» и сделать какой-то ответный ход. В книге Феликса Фрэнкса «Poliwater» есть упоминание об этом инциденте. И хотя Фрэнкс разделяет точку зрения о том, что опыты Дерягина не имеют научной ценности, между строк сквозит политический подтекст этой истории, оставляющий у читателя чувство замешательства.
Взгляд через призму лет
Долгие годы Джеральд Поллак занимался изучением воды. Он пришел к выводу, что в истории с полимерной водой точка зрения обеих сторон отчасти оказалась верной. Годы исследований показали, что получить абсолютно чистую воду практически невозможно. Какие бы меры по обеспечению чистоты не применялись, некоторое загрязнение неизбежно, ведь вода — это универсальный растворитель. Вполне вероятно, что вода Дерягина имела следы силикатов, а может быть и следы соли. Возможно, критики были правы.
Но у этой истории есть и другая сторона. Обнаружив в воде примеси силикатов, можно поставить под сомнение саму воду, а не правильность наблюдений за этой водой. Если предположить, что вода Дерягина действительно была загрязненной, следует иначе ставить вопрос: почему в присутствии загрязняющих веществ вода приобретает необычные свойства?
Дерягин, Федякин и некоторые западные специалисты подробно описывали обнаруженные признаки воды, эти работы были опубликованы и широко известны в научных кругах. Безусловно, небрежные эксперименты неприемлемы в любой науке, но обнаружение следов загрязнения, по мнению Поллака, не повод отказаться от дальнейших исследований. Напротив, опыт открыл много новых вопросов, и будь эксперимент тогда продолжен, возможно наука получила бы интересные ответы.