Пять удивительных фактов о воде

Экология

Вода… Ее можно называть как угодно – от романтического "источник жизни" до сухого и научного "H2O"… Многим вода кажется самым простой субстанцией, которую только можно себе представить. Однако в действительности вода – тот самый источник жизни, чаще всего встречающийся на Земле в жидком виде – является крайне таинственным веществом.

Достаточно сказать, что ученые до сих пор не могут внятно обосновать все свойства воды. Если вы сомневаетесь в ее таинственности, предлагаем вашему вниманию пять наиболее удивительных фактов о свойствах воды.

Читайте также: Чистая и горячая вода: Какой водонагреватель подойдёт для дачи, а какой для квартиры

Возьмите две емкости с водой (можно небольшие). Наполните одну горячей водой, а другую – холодной. Поставьте их в морозилку (только не испортите ее!). Горячая вода замерзнет быстрее холодной. Подождите, скажете вы! Это же противоречит здравому смыслу! Разве не должна горячая вода вначале остыть до температуры холодной, а уж затем подвергнуться замерзанию, в то время как холодной воде требуется гораздо меньше времени для замерзания?

В 1963-ем году танзанийский студент по имени Эрасто Мпемба, экспериментируя на кулинарном поприще, замораживал горячее мороженое, когда вдруг заметил, что горячая смесь замерзла быстрее, чем обычное подтаявшее мороженое. Когда он поинтересовался у своего преподавателя о причине данного феномена, тот высмеял студента, заявив, что данное явление не имеет никакого отношения к классической физике, а является частью "физики Мпемба".

К счастью, Мпемба был не из обидчивых. Он настоял на проведении эксперимента, который, в конечном итоге, подтвердил наблюдения студента: при определенных условиях горячая вода действительно замерзала быстрее холодной воды! Мпембо повезло, так как он прославился, и с тех пор данный феномен стали называть эффектом Мпембы. Впрочем, данное явление было замечено еще такими великими учеными, как Аристотель, Рене Декарт и некоторыми другими.

Однако как же ученые объясняют данный странный феномен? На самом деле, однозначного ответа не может дать ни один профессор, хотя существует несколько возможных объяснений данного явления. При этом многие из объяснений весьма сложны, так как учитывают такие сложные процессы, как переохлаждение, испарение, образование центров кристаллизации, конвекцию, а также эффект растворенных газов для горячей и холодной воды.

Казалось бы, каждому ребенку известно, что для того, чтобы вода превратилась в лед, ее необходимо охладить до нуля градусов Цельсия. Однако в некоторых случаях этого не происходит! К примеру, вы можете попытаться заморозить сверхочищенную воду, охладив ее много ниже нуля градусов (естественно, при соответствующем давлении!), однако она даже не подумает твердеть.

Ученым известно достаточно много о сверхохлаждении. Данное явление происходит тогда, когда кристаллам льда для начала формирования необходима своеобразная точка образования. Данной точкой может быть все, что угодно, начиная от пузырька воздуха и заканчивая плавающей соринкой в воде. Если ничего этого не наблюдается, вода будет продолжать оставаться сверхохлажденной жидкостью без превращения в лед.

Однако если такая отправная точка имеется (для этого достаточно встряхнуть бутылку с сверхохлажденной водой, чтобы возникли пузырьки), вода начинает мгновенно превращаться в лед. В Интернете сейчас можно найти бесчисленное количество видеороликов, демонстрирующих нам именно такое явление. Примечательно, что аналогичным образом и перегретая очищенная вода "не желает" превращаться в пар, даже если ее температура превышает температуру кипения воды.

Ответьте-ка не раздумывая долго: сколько агрегатных состояний воды вы знаете? Если вы припомните только три фазы – жидкость, газ и твердое состояние – то вы ошиблись. На самом деле, существует, по крайней мере, пять различных фаз жидкой воды и целых 14 различных фаз (это те, что ученым удалось открыть!) льда.

Взять хотя бы тот же эффект сверхохлаждения. Оказывается, как бы вы ни старались, но даже идеально очищенная вода немедленно превратится в лед при температуре -38°C. Однако что произойдет в том случае, если мы продолжим опускать температуру воды? Как только вы дойдете до отметки в -120°C, начнет происходить нечто очень странное: вода станет чрезвычайно вязкой и густой, как патока. А при температуре в -135°C вода превратится в так называемую стекловидную воду, то есть, станет твердой, но не будет иметь кристаллическую структуру.

На молекулярном уровне поведение воды еще более таинственное! В 1995-ом году эксперимент по рассеиванию нейронов принес ученым неожиданные результаты: физики обнаружили, что когда нейроны нацелены на молекулы воды, им удается "различить" лишь 25 процентов протонов водорода.

Иными словами, не вдаваясь в сложные научные объяснения, можно сказать, что в какую-то долю секунды (точнее говоря, 10-18 секунды) возникает загадочный количественный эффект и химическая формула воды на это время перестает быть H2O, а становится H1,5O!

Один из разделов гомеопатии – альтернативной медицины – основан на том, что разбавленные растворы веществ способны оказывать исцеляющий эффект. Причем, этот эффект наблюдается даже тогда, когда коэффициент разбавления настолько велик, что невозможно в растворе обнаружить ни единой молекулы растворенного вещества, кроме молекул самой воды. Сторонники гомеопатии объясняют данный парадокс тем, что существует такое понятие, как "память воды". Мол, молекулы воды просто "запоминают" информацию о тех частицах вещества, которое было растворено в воде.

Впрочем, данное заявление лишено всякого здравого смысла для подавляющего большинства сторонников традиционной медицины. Не верила в подобные свойства воды и некая Маделейн Эннис, фармаколог и профессор Королевского университета в Белфасте, Северная Ирландия. Эннис, которая всегда была ярым критиком гомеопатии, даже решила провести специальный эксперимент, чтобы доказать, что никакой памяти у воды нет. Эксперимент был проведен, однако результаты его оказались совсем не те, что ожидала профессор Эннис.

В своем недавнем отчете Эннис детально описала процесс наблюдения за тем, какой эффект оказывает сверхрастворенный раствор гистамина на лейкоциты, которые борются с воспалительным процессом. Лейкоциты, которые называют базофилами, высвобождают гистамин тогда, когда клетка подвергается атаке. Однако гистамин не способен вырабатываться неоднократно. Исследование, проведенное в четырех разных лабораториях, выявило, что гомеопатические жидкости (растворенные настолько, что в них невозможно обнаружить ни одной молекулы гистамина) выполняют функции гистамина!

Скорее всего, Эннис не обрадовалась, когда получила подобный результат, однако отрицать сам факт эффекта памяти она более не могла. Так почему же так произошло? Как известно, гомеопаты приготавливают свои растворы, разводя в них различные вещества (к примеру, древесный уголь, белладонну, яд паука в этаноле и так далее) . Затем полученный раствор снова и снова многократно разбавляют водой, пока не остается лишь своеобразный отпечаток молекул растворенного вещества на молекулах воды. При этом полученная жидкость сохраняет свойства лекарства.

На самом деле, скептицизм Эннис можно понять. Более того: в некоторых испытаниях вместо гомеопатических средств применялось плацебо (в данном случае обычная питьевая вода) при лечении пациентов. На многих такое "лечение" действовало благотворно. Однако совсем иная ситуация сложилась при эксперименте в Белфасте. Профессор Эннис признала, что официальная наука не в состоянии объяснить обнаруженный учеными феномен, а посему требуются дополнительные исследования. Однако если данный феномен подтвердится, следует пересмотреть всю физику и химию!

Известно, что ученые пока не смогли повторить эксперимент Эннис. В то же время, сама Эннис не готова признать наличие памяти у воды, а лишь подтверждает факт наблюдения необычного эффекта. Однако совсем недавно группа ученых из Торонтского университета, Канада, исследовала динамические свойства воды, используя так называемую многоразмерную нелинейную инфракрасную спектроскопию. Как оказалось, молекулы воды действительно продемонстрировали то, что можно назвать памятью. Однако, к несчастью для гомеопатов, длился данный эффект всего 5 на 10-14 секунды! Мистика, да и только…