Человек всегда стремился сохранить знания, чтобы передать их сквозь время. Но способны ли на это привычные нам природные объекты — вода, зеркала, кристаллы? На этот вопрос отвечают эксперты РХТУ им. Д. И. Менделеева: кандидат химических наук, заведующий кафедрой физической химии Олег Райтман, кандидат химических наук, доцент той же кафедры Андрей Морозов, а также кандидат технических наук, заместитель директора ТУ им. А. А. Леонова (филиал) МИИГАиК Станислав Долингер.
Вода
В 1988 году французский иммунолог Жак Бенвенист изучал действие антител на клетки иммунной системы (базофилы) и обнаружил биологическую активность воды даже после многократного разведения — когда в растворе уже не оставалось ни одной молекулы исходного вещества. В опубликованном в журнале Nature исследовании ученый утверждал, что вода способна «запоминать» свойства биологически активных веществ. Однако независимая лабораторная проверка, инициированная редакцией Nature, показала: наблюдаемые эффекты были следствием экспериментальных ошибок, а не проявлением «памяти воды».
Позднее физики выявили кратковременные явления, которые иногда ошибочно связывают с этой концепцией. В 2015 году было обнаружено, что после воздействия инфракрасного лазера молекулы воды удерживают возбужденную частоту колебаний всего 0,5–0,75 пикосекунды (1 пикосекунда равна 1 триллионной доле секунды). Эффект назвали «частотной памятью», но он отражает лишь мгновенное колебательное возбуждение и не связан с запоминанием состава веществ.
По словам экспертов, причина, по которой вода не подходит для долговременного хранения информации, кроется в ее внутренней структуре. Молекулы связаны слабыми водородными связями — они непрерывно разрываются и восстанавливаются за доли пикосекунды. Упорядоченные группы молекул (кластеры) крайне нестабильны, а хаотичное движение частиц препятствует формированию устойчивой конфигурации даже на минимальное время. Поэтому концепция «памяти воды» не относится к научно доказанным явлениям.
Зеркала
Мифы о «запоминающих» зеркалах существуют давно. Например, советский астрофизик Николай Козырев выдвинул гипотезу о возможности «передачи мыслей» с помощью вогнутых зеркал. Ученый предполагал, что время — не просто координата, а физическая величина с активными свойствами, способная переносить энергию и информацию. По его мнению, вогнутые зеркала могли концентрировать или особым образом структурировать «потоки времени», создавая условия для дистанционной передачи мысленных образов или сигналов. Однако результаты не удалось воспроизвести, а концепция не получила научного подтверждения.
С точки зрения физики зеркала не способны хранить информацию — они лишь отображают данные, пока действует источник света. Принцип их работы основан на отражении электромагнитной волны, а поскольку скорость света составляет около 300 000 км/с, отражение исчезает практически мгновенно после устранения источника, отмечают исследователи. Кроме того, процесс отражения обратим: нет механизма фиксации «следа» от сигнала, энергия фотонов не накапливается, а либо отражается, либо поглощается, а структура зеркальной поверхности не меняется под действием света.
В особых условиях зеркала могут участвовать во временном удержании информации. Если расположить два зеркала друг напротив друга, образуется оптический резонатор, где фотон может многократно отражаться между поверхностями короткое время. Этот эффект используют в квантовой оптике и фотонных квантовых вычислениях, но речь идет не о хранении смысловой информации, а о кратковременном поддержании квантового состояния частицы.
Кристаллы
По словам экспертов, в отличие от воды и зеркал, кристаллы отлично подходят для хранения информации.
В 2010‑х годах исследователи из Саутгемптонского университета (Великобритания) создали так называемый «кристалл памяти Супермена». Технология основана на использовании фемтосекундного лазера, испускающего очень короткие импульсы. С его помощью в пластинке из плавленого кварца формируют крошечные точки размером в несколько нанометров — они служат «буквами» для записи данных. Информация кодируется по пяти параметрам: трем пространственным координатам (где находится точка), ее размеру и ориентации в пространстве. Благодаря высокой термической и химической стабильности кварца данные могут сохраняться до 13,8 миллиардов лет (примерно возраст Вселенной) даже при температуре 190 °C.
В 2025 году ученые из Чикагского университета (США) предложили другой метод. Они записывали данные на дефектах кристаллической решетки — одиночных отсутствующих атомах. Заряженное состояние дефекта соответствует логическому «1», незаряженное — «0». Такой подход позволяет уместить терабайты информации в кристалле размером с миллиметр.
Российские ученые из РХТУ им. Д. И. Менделеева разработали носитель из кварцевого стекла для хранения данных более миллиона лет. Он устойчив к пожарам, радиации и электромагнитным волнам. Дополнительную надежность обеспечивает сложность перезаписи: чтобы изменить один бит данных, нужно затратить намного больше ресурсов, чем при первоначальной записи. Это надежно защищает информацию от случайного удаления.