Дигидрогена монооксид — вещество, хоть и крайне несложное по формуле и прекрасно изученное, продолжает удивлять учёных и вести себя за пределами описаний из учебников. Уже больше двадцати лет один из тех, кто упрямо копает в эту сторону, — профессор био-инженерии Вашингтонского университета Геральд Поллак. Его фамилия давно превратилась в бренд для всех видов «структурированной воды», хотя сам учёный к этим бутылкам и гаджетам отношения не имеет.
Геральд Поллак окончил электротехнику в 1961 году, а в 1968-м защитил докторскую диссертацию по биомедицинской инженерии в Пенсильванском университете. С тех пор он работает в Вашингтонском университете в Сиэтле, где поддерживает активную лабораторию. Поллак — автор нескольких книг, основатель журнала WATER, организатор ежегодной конференции по физике, химии и биологии воды. В 2008 году университет присудил ему высшую ежегодную награду Faculty Lecturer Award. Он также получил Prigogine Medal за вклад в термодинамику и другие академические отличия. В общем, классический университетский учёный с длинным послужным списком.
Его группа уже больше двадцати лет изучает, как вода ведёт себя у поверхностей, которые сильно притягивают её к себе. В 2006 году они описали интересное явление: рядом с такими материалами появляется слой, из которого выталкиваются взвешенные частицы — микросферы, красители, даже небольшие ионы. Эту область назвали зоной исключения.
Зона может растягиваться на сотни микрометров, выглядит чистой и прозрачной. Под инфракрасным светом она увеличивается. В ней накапливается отрицательный заряд, а чуть дальше — положительный. Эти наблюдения повторяли в разных лабораториях, измеряли электрические свойства и градиенты кислотности. Позже Поллак собрал материал в книгу «The Fourth Phase of Water», вышедшую в 2013 году.
В книге он предложил считать такую приповерхностную воду четвёртой фазой — не твёрдой, не жидкой и не газообразной. По его версии, молекулы там выстраиваются в упорядоченные слои, ближе к формуле H₃O₂, и вся структура работает как жидкий кристалл. Она может запасать энергию от инфракрасного излучения, в том числе солнечного. Отсюда пошли идеи о роли этой воды внутри клеток, в сосудах растений и даже в мышечных сокращениях.
В мае 2024 года Поллак вместе с соавтором Аньци Ван опубликовал статью в журнале Scientific Reports. Они взяли свежесрезанные стебли четырёх овощей — капусты, сельдерея, спаржи и тыквы — и посмотрели, что происходит с водой в их проводящих сосудах, которые называются ксилемой. Эти сосуды у растений отвечают за подъём воды от корней к листьям.
Эксперимент был довольно простой по сути. Срезанные кусочки стеблей помещали в воду с мелкими микросферами — крошечными пластиковыми шариками, которые легко видно под микроскопом. Если рядом с внутренней или внешней стенкой сосуда появляется зона исключения, шарики из неё выталкиваются, и эта чистая область становится заметной. У всех четырёх растений такая зона действительно формировалась быстро — и снаружи сосудов, и внутри них. У тыквы она получалась особенно большой, до 240 ± 56 микрометров в ширину. У остальных трёх растений — от 130 до 140 микрометров.
В сосудах тыквы удалось даже увидеть динамику: зона начинала расти от внутренней стенки сосуда и постепенно двигалась к центру. Авторы предположили, что внутри сосуда образование зоны связано с движением воды и, скорее всего, с градиентом протонов (ионов водорода). Но важно отметить: всё это наблюдали на срезанных стеблях, а не на целом живом растении. Поэтому переносить результаты прямо на то, как вода работает в растущей капусте или спарже на грядке, пока рано.
Здесь история, как обычно, раздваивается.
С одной стороны — сами наблюдения. Зона исключения действительно существует у гидрофильных поверхностей. Её рост под инфракрасным светом подтверждается. Градиенты заряда и кислотности измерены. Поллак продолжает исследования: лаборатория работает, публикуются новые статьи, проводятся конференции по физике, химии и биологии воды.
С другой стороны — объяснения. Поллак видит в зоне принципиально новую фазу с изменённой структурой. Тут начинается расхождение с общепринятой наукой. Критические обзоры, например подробный разбор 2020 года в International Journal of Molecular Sciences, показывают: многие эффекты можно объяснить уже известными механизмами.
Один из таких механизмов — диффузиофорез. Это явление из коллоидной химии, когда частицы в жидкости движутся под действием градиента концентрации растворённых веществ или ионов. В экспериментах Поллака у поверхности возникает градиент кислотности и ионов. Он создаёт силу, которая отталкивает взвешенные микросферы и другие частицы. Теория, предложенная Шурром и развитая другими авторами, довольно точно описывает, как быстро растёт зона и почему она ведёт себя именно так.
Большинство ранних экспериментов Поллака проводили с материалом под названием нафион. Это синтетический полимер, разработанный компанией DuPont для топливных элементов. Нафион обладает сульфоновыми группами, которые делают его сильно гидрофильным и способным обмениваться протонами. Он активно отдаёт ионы в воду, создавая те самые градиенты концентрации и pH, которые и запускают диффузиофорез. Именно поэтому зона исключения у нафиона получается особенно заметной и большой. Когда эксперименты повторяли с другими гидрофильными материалами — гелями, целлюлозой или биологическими тканями — эффект часто был слабее или требовал особых условий.
Предполагаемая структура H₃O₂ так и не появилась в рецензируемых статьях как устойчивая фаза. Рентгеновская кристаллография и нейтронное рассеяние на похожих системах не фиксируют значительных изменений внутри воды.
Химики формулируют просто: вода остаётся H₂O. Можно поменять её кислотность, содержание газов или солей, но не саму молекулу. Поэтому когда на рынке появляются бутылки и устройства с обещаниями «структурированной воды по Поллаку», «заряженной EZ-воды» или «четвёртой фазы в бутылке», они уходят далеко за границы лабораторных результатов.
Поллак остаётся вполне академическим учёным с классическим университетским подходом. Он работает в лаборатории Вашингтонского университета, публикует статьи в рецензируемых журналах, организует конференции и редактирует научный журнал WATER. Его гипотеза о четвёртой фазе воды вызывает серьёзные возражения у большинства коллег-химиков и физиков. Но для него это не повод закрыть тему или уйти в торговлю чудесами, а наоборот — основание продолжать эксперименты и искать новые данные.
Поллак сам не продаёт бытовые устройства для «структурирования» питьевой воды. Он неоднократно подчёркивал, что многие компании используют его имя и фотографии без его согласия и без реальной связи с лабораторией. Да, он сооснователь компании 4th-Phase, Inc., которая пытается развивать технологии на основе его открытий — в основном для получения энергии или очистки воды. Но это совсем не те гаджеты и бутылки, которые обещают чудо-гидратацию за большие деньги.
Сам Поллак обычно дистанцируется от большинства коммерческих продуктов, которые ссылаются на его работы. Он исследователь, а не продавец чудо-средств. Но фамилия и книга стали удобной вывеской. Рынок быстро подхватил термины: EZ-water, structured water, fourth phase water. Появились фильтры, активаторы, «солнечные» бутылки и даже ссылки на пользу для здоровья — от лучшей гидратации до лечения разных состояний.
Надёжных клинических исследований, которые бы показали преимущество такой «структурированной» воды из бутылки или устройства над обычной чистой питьевой водой, до сих пор нет. Дело в том, что большинство этих продуктов, судя по всему, вообще не меняют воду заметным образом. Даже в лабораторных условиях зона исключения не растёт глубже нескольких сотен микрометров — максимум 200–240 микрометров у самых благоприятных поверхностей. Это меньше четверти миллиметра. А в обычном стакане или бутылке объём воды измеряется сантиметрами. Чудо-устройства просто не имеют механизма, который мог бы создать и удерживать такую зону по всему объёму жидкости. Они не превращают обычную воду в «четвёртую фазу» — это физически невозможно без постоянного контакта с подходящей поверхностью и специальных условий.
Вода остаётся штукой загадочной. У неё полно аномалий. Поллак упрямо копает в эту сторону уже много лет, и его эксперименты заставляют задуматься, насколько мы до конца понимаем тонкий слой на границе воды и клетки. Но от реального лабораторного явления до «пейте структурированную воду и будете здоровее» дистанция огромная. И каждый раз, когда всплывает очередная история про особую воду, полезно отделять лабораторный факт от его рыночной обёртки. Зона исключения — это реальность у определённых поверхностей. Но совсем замечательно, если такая же зона есть ещё и в голове: она помогает фильтровать разумное и выталкивает всяческий мусор не хуже воды.