Что такое структура воды?

Коротков К.Г., 2008

В последнее время возникает много разговоров по поводу структур в воде. Сторонники этих представлений утверждают, что в воде формируются ажурные конструкции, подобные кристаллам, противники называют это лженаукой и ссылаются на известные всем сведения из учебников физики. Кто же прав, и что об этом говорит современная наука? Прежде всего, введем описание, что же мы понимаем под самим термином «структура».

Структура - это локализованный в определенных участках среды процесс. Иначе говоря, это - процесс, имеющий определенную геометрическую форму, способный к тому же перестраиваться и перемещаться в этой среде.

Даже в относительно простых математических моделях возникает идея фундаментальной общности различных структур и среды, их порождающей: любая среда содержит в потенциальной форме разные пути развития, разные виды локализации процессов, то есть разные виды структур. Это вывод из математических моделей, который в полной мере применим к воде и к характерным для нее процессам структурообразования. Водяные кластеры – это не застывшие в граните монументы, но динамические процессы, постоянно меняющиеся и постоянно воспроизводящие сами себя в бесконечном многообразии своих элементов.

Структура в применении к жидкостям имеет другой смысл по сравнению со структурой твердых тел [1]. В жидкостях молекулы должны постоянно двигаться, но они могут при этом сохранять некоторую упорядоченность, связываясь группами в так называемые некристаллические кластеры. В процессе теплового движения при комнатных температурах эти кластеры в течение длительного времени ведут себя как единое целое, перемещаясь по объему жидкости. Хотя это приводит к потере порядка на больших расстояниях, порядок на малых расстояниях все еще сохраняется. Как было показано методом дифракции медленных нейтронов, такой порядок на коротких расстояниях простирается, по крайней мере, на 10 Ангстрем, и до 15 Ангстрем в более упорядоченной переохлажденной тяжелой воде (D2O) [2]. Расстояние, на которое простирается ближний порядок, оказываются больше, когда имеется обширное водородное связывание.

При растворении веществ в воде вокруг их частиц: ионов, молекул, мелких ассоциатов, мицелл (крупных ассоциатов) образуются гидратные оболочки. Вокруг ионов, полярных  молекул и мицелл возникает двухслойная гидратная оболочка, состоящая из плотного слоя молекул воды и рыхлого слоя. Плотный слой гидратной оболочки, можно считать, состоящим из связанных между собой водородными связями водных кластеров, структура которых специфична в зависимости от природы гидратируемой частицы. Среднее время жизни молекул воды в гидратной оболочке зависит от природы частицы, концентрации растворенных веществ и температуры. В частности, было показано, что пристеночная вода обладает другой структурой по сравнению с объемной водой, что дает дополнительный вклад в особенности движения воды по трубопроводам.

Кластеры, ассоциаты, илатраты являются элементами структурной организации воды. Предполагается, что из этих элементов путем самоорганизации возникают структуры, захватывающие всю толщу воды, и возникает процесс, аналогичный формированию решетки льда. В тоже время возможен другой взгляд на эту проблему. В течение многих лет группа итальянских физиков под руководством Джулио Препарата и Дель Гиудичи развивают представления о воде, как о квантовой кооперативной структуре. При этом основной упор делается не на геометрию отдельных кластеров, а на коллективные свойства воды, как единого целого. На основании строгих квантовомеханических расчетов показано, что при определенных условиях вода ведет себя как единая система, в которой все молекулы настраиваются на резонансную частоту и начинают вести себя как «организованная структура». По модели Препарата-Дель Гиудичи при комнатной температуре в воде присутствует «нормальная вода» + «организованная вода», причем последняя образует макроскопическую молекулярную структуру. Эта модель была экспериментально подтверждена при помощи спектров ядерного магнитного резонанса (ЯМР при В=3Тесла и tимп 2*10мс).

В настоящее время разрабатываются новые информативные методы исследования структурированной воды. Одним из перспективных является метод Газоразрядной Визуализации (ГРВ). Информативность метода ГРВ для исследования жидкофазных объектов была продемонстрирована при изучении свечения микробиологических культур [3], крови здоровых людей и онкологических больных [4], реакции крови на аллергены [5], гомеопатических препаратов 30С потенции [6] и цветочных эссенций [7], сверхмалых концентраций различных солей [8]. Большой интерес вызвали работы по выявлению различий в свечении натуральных и синтетических эфирных масел, имеющих одинаковый химический состав [9], а также натуральной и синтетической питьевой воды.


Литература

1. Martynov G. A., Structure of fluids from the statistical mechanics point of view, J. Mol. Liquids. 106, 2003, 123.
2. Dore J. C., Sufi M. A. and Bellissent-Funel M.C., Structural change in D2O water as a function of temperature; the isochoric temperature derivative function for neutron diffraction, Phys. Chem. Chem. Phys.2, 2000, 1599-1602.
3. Гудакова Г.З., Галынкин В.А., Коротков К.Г. Исследование фаз роста культур грибов рода CANDIDA методом газоразрядной визуализации (эффект Кирлиан). Микология и фитология. 1990. Т.24, N 2. С. 174.
4. Коротков К.Г., Гурвиц Б.Я., Крылов Б.А. Новый концептуальный подход к ранней диагностике рака. Сознание и физ. реальность. 1998. Т. 3, № 1, С. 51-58.
5. Л.П. Свиридов, А.В. Степанов, О.В. Хлопунова, К.Г. Коротков, Г.Г. Ахметели, С.А. Короткина, Э.В. Крыжановский. Регистрация реакции агглютинации с помощью метода газоразрядной визуализации.  Современная микробиология – клинической медицине и эпидемиологии: материалы научной конференции, г. С.-Петерб., 21 мая 2003 г. СПб.: ВМедА., 2003, С. 32-33.
6. Bell I., Lewis D.A., Brooks A.J., Lewis S.E., Schwartz G.E. Gas Discharge Visualisation Evaluation of Ultramolecular Doses of Homeopathic Medicines Under Blinded, Controlled Conditions. J of Alternative and Complementary Medicine, 2003,  9,  №1,  рр. 25-37.
7. Коротков К. Загадки живого свечения. СПб. Издательство «Весь». 2003. 157 с.
8. К.Г  Коротков Э.В. Крыжановский, С.А. Короткина, М.Б. Борисова, А. Вайншельбойм, П. Матраверс, К. Момох, М. Хайес, Н. Шаас. Исследование временных рядов характеристик газоразрядного свечения жидкофазных объектов. Изв. вузов. Приборостроение. 2003. Т45. N6. C.18-24.
9. Korotkov K., Krizhanovsky E., Borisova M., Hayes M., Matravers P., Momoh K.S., Peterson P., Shiozawa K., and Vainshelboim A. The Research of the Time Dynamics of the Gas Discharge Around Drops of Liquids. J of Applied Physics. 2004, v. 95, N 7, pp. 3334-3338.