Фрадкин Захарович - Белые пятна безбрежного океана

• Название: Белые пятна безбрежного океана
• Автор: Фрадкин Захарович
• Издательство: Недра
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1983

В книге рассказывается о воде - самом распространенном и в то же время самом загадочном веществе на Земле. Приведены гипотезы, объясняющие происхождение воды на планете, раскрывается роль воды в формировании атмосферы, океанов, климата и как движителя научно-технического прогресса на протяжении всей истории человечества.

---

Но почему-то никто, в том числе и мы с вами, не задумывались над тем, какая огромная, не используемая человеком, сила действует на наших глазах.

27 февраля 1974 г. газета "Советская индустрия" сообщила о замечательном изобретении московского инженера П. А. Радченко. Суть изобретения сводится к сварке, с помощью льда! Точнее, с помощью того давления, которое возникает в момент превращения воды в лед. Количество потребляемой воды - объем куриного яйца. Источник холода - в зимнее время воздух с улицы: ведь очень-то низких температур и не требуется - нуля вполне достаточно.

Не даром говорят: "Все великое - просто!"

Водородная связь водородной связи рознь

В наши дни выявилась еще одна (наверняка не последняя!) странность в поведении воды. Оказалось, что в зависимости от способа получения Н2О может обладать различной силой водородных связей.

Например, талая вода, т. е. вода, образующаяся в момент таяния льда, и она же, взятая спустя некоторое время, - не одна и та же вода. Вообще, по многим общеизвестным физико-химическим свойствам она осталась нашей старой знакомой (по чистоте, плотности, химическому составу и пр.), но претерпела изменение с самом главном - в величине водородных связей между молекулами.

Последнее обстоятельство подтверждается так: чтобы превратить 1 кг обычной (например, водопроводной) воды в пар необходимо 2260 кДж тепла. А для талой воды потребуется уже 2268,38 кДж. Разность в 8,38 кДж при современной измерительной технике - величина весьма заметная.

За счет чего появилась эта разница? Известно, что водородные протоны в молекуле Н2О ведут себя, подобно двум раскрученным волчкам,- они вращаются вокруг собственных осей и, значит, обладают моментом количества движения или, как принято говорить в молекулярной физике, имеют спин.

Рис. 12. Два энергетических состояния молекулы Н2О: а - паравода; б - ортовода

Когда протоны вращаются в одну сторону, их моменты складываются, и получается молекула параводы. Если же они вращаются в разные стороны, возникает разность моментов, и получается молекула ортоводы. Схематично обе разновидности молекул показаны на рис. 12. Естественно, молекулы параводы и ортоводы должны находиться на разных энергетических уровнях. Величина того и другого уровней установлена физиками достаточно точно, и ничего неопределенного здесь не осталось.

До сих пор существовало твердое убеждение, что количественное соотношение между пара- и ортомолекулами в природной воде -сохраняется при любых условиях (и зимой и летом) строго постоянным. Действительно, каждый раз эксперименты подтверждали: вода состоит на 3/4 из ортоводы и на 1/4 из параводы. Однако из поля зрения экспериментаторов до сих пор выпадал сущий "пустяк" - момент перехода изо льда в воду. Именно сам момент! Тут-то и обнаружили себя 8,38 кДж. Желание установить свойства воды в момент перехода привело сотрудников лаборатории бионики Казанского университета У. Ахмерова и А. Бильдюковича к смелой догадке: а не происходит ли в талой воде изменение направления вращения одного из водородных протонов молекулы ортоводы и превращения ее в параводу.

Расчеты блестяще подтвердили догадку. Соотношение в талой воде изменилось в пользу параводы и ровно настолько, что энергетический уровень "смеси" повысился как раз на 8,38 кДж. Правда, спустя сутки теплота парообразования талой воды составляла уже 2264,19 кДж, т.е. разница по сравнению с обычной водой снизилась до 4,19 кДж. Еще сутки она едва достигала 2,10 кДж. И так далее, пока соотношение между ортоводой и параводой не пришло в норму (3/4:1/4).

8,38 кДж... Стоит ли ради них огород городить? Но, как говорится, "мал золотник, да дорог". Исследования дали неожиданный результат уже в другом направлении: талая вода обладает повышенной биологической активностью: помещенные в нее семена растений выбрасывали ростки гораздо быстрее, чем вымоченные в обычной воде.

До сих пор у геронтологов нет единого мнения о том, какой определяющий фактор позволяет отдельным представителям рода человеческого жить далеко за 100 лет.

Первоначальный вывод, что все решает питание, не оправдался. То, в чем отказывают себе одни долгожители, охотно употребляют другие (не пренебрегая и мясными блюдами, против которых особенно восставали геронтологи в недалеком прошлом).

Поскольку основная масса долгожителей приходится на горные районы планеты (особенно Кавказ), была выдвинута более убедительная версия долголетия: разреженный и чистый воздух горных вершин. Действительно, в разреженной атмосфере меньше благоприятных условий для размножения болезнетворных микроорганизмов.

Не возражая против целебных свойств горного воздуха, мы, однако, выдвинем более существенный на наш взгляд, фактор - воду. Точнее, ту воду, которую пьют жители аулов. Источником ее являются горные потоки. Ее порождают тающие ледники гор. Жители гор пьют в основном талую воду. Они пьют параводу.

Правда, по мере движения потока постепенно теряется биологическая активность талой воды. Но в какой бы малой степени ни попадала дополнительная порция параводы в организм горца, если это будет происходить изо дня в день, из года в год, то результатом явится долголетие.

Пришедшая из недр земных

На нашей планете имеется великое множество источников минеральных вод. Это - целебные воды. Они стали незаменимыми при лечении многих хронических недугов, вокруг них возникли города-курорты. В чем секрет чудодейственных свойств воды, пришедшей из недр земных?

Специалисты отвечают безаппеляционно и однозначно: целительные свойства минеральной воды определяются ее химическим составом, т. е. теми солями, которые в ней растворены. Так думают и те, кто пользуется минеральной водой.

Мы не намерены оспаривать роль химического состава. Однако вот какая тут получается странная история. При современных методах химического анализа установить точнейший химический состав минеральной воды - не проблема. Успехи современной химии в области синтеза достойны всяческого уважения. Однако попытки сотворить хотя бы в лаборатории воду с целебными свойствами, повторяющими свойства воды естественной, ни к чему не привели. Эксперименты закончились сплошным конфузом. Что-то неуловимое содержат боржоми, нарзан, ессентуки и прочие минеральные воды. Что-то таинственное ускользает от взгляда исследователей и теряется при выпаривании, улетучивается из колб и пробирок, растворяется в колонках чисел, выдаваемых ЭВМ. А вместе с этим неведомым бесследно исчезает и лечебный эффект.

Догадка напрашивается сама собой: суть не только в химическом составе, в растворенных веществах, но еще и в свойствах самого растворителя, т. е. в свойствах воды. В каких именно?

Возьмем на себя смелость утверждать, что здесь свое решающее слово имеет соотношение между орто- и параводой. Вода в минеральных источниках - это вода, пришедшая с больших глубин. Там она подверглась воздействию высоких температур, высоких давлений и, быть может, прошла еще какую-то неведомую нам "обработку".

Добравшись до поверхности, вода сохранила (пусть частично) приобретенные ею свойства, и человечество получило от природы источники бодрости и здоровья.

Естественно возникает мысль: нельзя ли искусственно изменять энергетическое состояние воды с помощью какого-либо доступного нам средства? Например, с помощью магнитного поля?

Исследовали теплоту парообразования у намагниченной воды.

Отклонение налицо! Только сдвиг произошел в обратную сторону - от талой воды в сторону преобладания ортоводы. Отличие от обычного (природного) соотношения 3/4:1/4 стало весьма незначительным. И тем не менее уровень энергии намагниченной воды снизился на 2-3 %? Они-то, эти 0,02-0,03, и придают магнитной воде те неоценимые свойства, о которых мы уже говорили.

Вполне возможно, что именно магнитное поле является одним из тех факторов, который придает минеральной воде целебные свойства. Вроде бы, не вяжется с утверждением повышенного содержания ортоводы от воздействия магнитного поля, в то время как нам нужно повышенное содержание параводы. Но поле полю рознь, и качественное воздействие его на воду может оказаться в разных случаях неоднозначным.

Союзник большой химии

Уплотняя вещество и сближая молекулы, сверхдавления способны вызвать образование полимерных цепей. Именно с использования высоких давлений и началось освоение производства первых пластмасс.

Однако до сих пор в производстве полимеров использовались статические давления порядка 107 Па. И лишь в самое последнее время предприняты попытки полимеризации с помощью ударных давлений в десятки и сотни тысяч атмосфер.

Нам представляется возможным использовать в качестве инструмента для полимеризации... воду! В воде легко создавать ударные давления и в миллионы атмосфер. Конечно, заранее никто не может сказать, как поведут себя растворенные в воде вещества при таких давлениях, но в том, что полимеризация их возможна, мы можем (забегая вперед) сослаться на хорошо известный исторический пример происхождения белковой молекулы, праматери всего сущего на Земле - она возникла в воде. А что же такое белок, как не сложнейший полимер?