Дивно, вода
У історії Роберта Шеклі великий галактичний інвестор замовляє метагалактичного підприємця з планети. З океанами, горами, атмосферою, живими істотами і навіть без жодних раціональних істот, «на мій образ і подобу», мегабастан вимагає. І у нього є ще одна претензія: бути дешевим (звідси і назва історії, Дешева планета).
Нещодавно прочитавши статтю у великому журналі (я не кажу вам її імені, моя колега Крісті спритно "позичає" її в мережі), я просто був засмучений викриттям нашої щоденної води перевантажені дивацтвами і таємницями. І, встановивши зв’язок (ну, зв’язок) з дивовижною сюжетною історією Шеклі (він відвідав нас наприкінці минулого тисячоліття, я навіть взяв у нього інтерв’ю), я зрозумів, що для того, щоб бути хорошим Всесвітній калібратор, тобто далекосяжний творець систем, які починаються з Великого Вибуху, виробляє енергію, матерію, потім життя і розум, досить мати лише два основні елементи: воду і картину Менделєєва.
Все, що вам потрібно зробити, це проголосити "Fiat lux!" («Нехай буде світло!») І слуга на ім’я Еволюція приступає до роботи.
Гаряча вода та холодна вода мають протилежні властивості, ненормальна поведінка виявляється більш вираженою при низьких температурах, де властивості переохолодженої води часто відрізняються від властивостей гексагонального кристалізованого льоду.
При нагріванні переохолодженої води розмір молекул зменшується, а вода стає більш стисливою, збільшується її показник заломлення, відповідно зростає швидкість розповсюдження звуку, зменшується здатність розчиняти гази, легше нагріватися і зростає його теплопровідність.
На відміну від цього, при нагріванні гарячої води вона стає більш стисливою, її показник заломлення зменшується, а також зменшується швидкість поширення звуку, гази стають більш розчинними, стає важче нагріватися і слабший теплопровідник
Зі збільшенням тиску окремі молекули розширюються, швидкість молекул рухається швидше в холодній воді, ніж у гарячій.
Гаряча вода замерзає швидше, ніж холодна вода, і лід тане при стисненні (крім випадків, коли застосовується високий тиск, коли рідка вода застигає при стисненні)
Можливо, мій вступ задовгий, але мене підкріпила вчена Марсія Барбоса, дослідниця з Університету Ріо-Гранде-ду-Сул у Бразилії, яка ще раз змусила мене зрозуміти, що наука ідеально збалансована з уявою, що запах таємниць корисний для здоров’я науки. фундаментальний. Я продовжуватиму благати про чудеса, які ми маємо поруч, кожного з нас, від народження до смерті, - але я також буду супроводжуватися фактичною інформацією, в якій добре підняті фізики, хіміки та інженери знайти вагомі аргументи.
Я починаю з моєї безпосередньої участі у "Водному бізнесі", окрім такої простої формули H-O-H (відомої, чи не всі земляни, починаючи з початкової школи). Це сталося восени 1977 р., Коли двоє "євангелістів у науці" (за висловом колеги Марка Улієріу), Буціу і Пал, організували в Будинку профспілок в Сібіу зустріч місцевої громадськості з дослідниками та казкарями наука та уява.
Серед спікерів інженер Джастін Капре, який прибув до Сібіу на одній із кустарних машин, що зробила його відомим, розповідає глядачам (понад 800 глядачів) про спостереження його наставника, великого вченого Анрі Коанди, що пластівці сніг кристалізується по-різному, залежно від того, де сніг падає на Землю.
Присутній на засіданні фізик Іон Манзату робить висновок, який нас усіх дивує: це означає, що на архітектуру молекули води впливає навколишнє середовище і що, ймовірно, існує поле форми, сказав незабутньо професор.
ФАЗОВІ АНОМАЛІЇ ВОДИ
Вода має аномально високу температуру плавлення та температуру кипіння
Вода має аномально високу критичну точку (кінцева точка кривої на фазовій діаграмі)
Тверда вода має більше структурних різновидів (стабільних та метастабільних, кристалічних та аморфних), ніж будь-яка інша речовина
Теплопровідність, модуль жорсткості та швидкість розповсюдження звуку льоду зменшуються із збільшенням тиску
Структура рідкої води змінюється при високому тиску
Переохолоджена вода має дві фази і додаткову критичну точку приблизно -91 ° C
Рідка вода може легко переохолодитися, але важко випаровується
Рідка вода існує при дуже низькій температурі і замерзає (застигає) при нагріванні
Рідку воду можна легко перегріти, а гаряча вода замерзає швидше, ніж холодна вода (ефект Мпемба)
Амплітуда вібрацій гарячої води вища, ніж у холодної води
Молекули води скорочуються в міру підвищення температури і розширення в міру збільшення тиску
Через два роки, переведені з моєї середньої школи в Крайові в журнал S&T, а професор просунувся до звання сановника в CNST (Міністерство науки на той час), ми обидва поїхали до Тимішоари, де фізик Іон Манзату прослідкував розвиток експерименту, заохочуваного CNST, на зроблений інженерами Георге Лукачі та Віорелом Абруданом, про те, що згодом буде називатися "структурованою водою".
Професор брав безпосередню участь в експерименті, і він буде брати участь не лише в наступні роки, а й у два десятиліття після грудневої революції 1989 року.
Що робитимуть Манзату і Лукачі - Абрудана, на жаль, вбила хвороба - в бухарестській лабораторії на вулиці Думбрава-Роші, куди вони переїхали в основному для використання електрографа, побудованого з тих пір молодим фізиком Йоаном Мамулашем та доктором Флоріном Думітреску? Вони ініціюватимуть сотні, а може тисячі експериментів з накопичення "структурованої води", тобто води ... порушеної однаково і зіткнуться з різними випромінюваннями, ультрафіолетом, ультразвуком, щоб змінити вібрації молекул H2O, "заманивши" їх на перетворення, які більш незвичний.
ТЕРМОДИНАМІЧНІ АНОМАЛІЇ ВОДИ
Тепло плавлення води має максимум при -17 ° C
Питома теплоємність водяного нагріву вдвічі перевищує значення льоду або пари
Питома теплова потужність (CP та CV) води надзвичайно висока
Питома теплова потужність CP має мінімум при 36 ° C і мінімум по відношенню до температури
Питома теплоємність Cv має максимум приблизно -45 ° C
Тепло випаровування та ентропія, а також тепло сублімації мають аномально високі значення
Теплопровідність води висока і збільшується до максимального значення приблизно при 130 ° C
Я розповідаю про один досвід, який я там бачив - і який мій колега та друг Віорел Ніколау зняв для одного з моїх наукових шоу на TVR. У скляну посудину професор Манзату вводить дозу напівобробленої води, піддає її ультрафіолетовому бомбардуванню, а також вібраціям, що створюються осцилятором, і в певний момент додає в контейнер кілька гранул мідного купоросу.
Ви побачите щось незвичне, каже він нам, і справді, за кілька секунд кристали CuSO4 розчиняються у воді, і розчин самоорганізується ... у подвійній спіралі! Тобто, каже нам Професор, дотримуйтесь законів, зразка Життя! (запис все ще повинен існувати через величезний архів Румунського телебачення, багато шоу, зроблені вчасно командою Андрей Банц - Андрій Бакалу - Штефана Брату - Александру Міронов, заслуговуючи на їх реанімацію на румунській аудіовізуальній сцені).
Моє чуття як журналіста змусило мене не відставати від досліджень професора, в одному кроці з ним, незалежно від політичних перипетій часу (Іон Манзату був затягнутий у 80-х у негідну історію "трансцендентальної медитації") та доброту ”Його колегам з досліджень і досліджень, напевно порушених оригінальністю підходу в галузі, в якій, як вважали фізики та хіміки минулого століття, не слід повідомляти абсолютно нічого нового.
ФІЗИЧНІ АНОМАЛІЇ ВОДИ ЯК МАТЕРІАЛУ
Вода має надзвичайно високу в’язкість, яка зростає зі зниженням температури, а нижче 33 ° С зменшується із збільшенням тиску.
Коефіцієнт дифузії високий і зменшується зі зниженням температури
При нижчих температурах самодифузія води зростає зі збільшенням щільності та температури
Вода має надзвичайно високий поверхневий натяг
Зі збільшенням температури розчинність у воді неполярних газів зменшується до мінімального значення, після чого (дотримуючись нормальної поведінки) збільшується
Діелектричні постійні (які відображають протиставлення середовища силам притягання між зарядженими частинками) води та льоду надзвичайно високі (при 0 ° C, повітря: 1; льоду: 3,2; води: 80)
Діелектрична проникність води має максимум близько 30 ° C
Рухливість протонів та гідроксильних аніонів (продуктів іонізації води) аномально висока в електричному полі
Електрична провідність води реєструється максимумом при 230 ° C і значно зростає з частотою
Залежність між константами дисоціації слабких кислот у водному розчині та температурою мінімальна
Особисто я також згадав про спеціальний курс, який нам провів наш вчитель фізики з Крайови Сільвіу Пушкашу, курс «Фазового закону» - мені, тодішній студентці, він здавався таким повним духів і таємничості. "Фазовий закон", який я зберігав у своєму серці протягом багатьох років, і, під час зустрічі з новою перспективою, з якої почали сприймати повсякденну воду, у мене з'явився клік, який повинен мати журналіст нехай він буде і наукою, при зустрічі із сенсаційним.
У цьому випадку, поза водою, тобто ви дивуєтеся, що ще. Зауважте, що інформація у полях, що заповнюють статтю, є не лише результатом досліджень, проведених англосаксонськими чи німецькими вченими, але й жителя Бразилії, дивної країни сама по собі, як і вся Латинська Америка, де ви очікуєте Макондо, освяченого в літературі Габріелем Гарсією Маркесом, щоб надіслати світові казкових персонажів розміром з циган-чаклуна Мельчіада.
Фізик Марсія Барбоза, поскаржившись (зарозуміло), що її звинувачують у дрібницях (з водою, для фізика) замість, скажімо, вуглецевих нанотрубок, надсилає нам попередження: «Недооцінка води - це непростима помилка! » Тому що вода має не менше 72 аномалій! Тобто деякі навмисні помилки, допущені фізикою та хімією з м’якою молекулою H2O (для порівняння, за її словами, звичайний кремній, частина піску, що має лише 12 аномалій, зробив казкову кар'єру з часів Бардіна, Браттена та Шоклі транзистор).
Давайте проскочимо прогалини між законами природи, каже Марсія, і подивимося, з якими чудесами ми все ще стикаємось.!
Я дозволяю читачеві похитати головою - і насолоджуватися - розшифровуючи химерні властивості води в інформації, яка завершує статтю, але я не можу не запросити вас плавати з фантазією над якоюсь дивністю води - що, зізнаюся, журналіст наука, але також письменник СФ, просто залишає мені рот напоєним!
АНОМАЛІЇ ЩІЛЬНОСТІ ВОДИ
У випадку води відношення температури і щільності має максимальну точку при 4 ° C
Щільність льоду збільшується при нагріванні (до 70K)
Вода стискається, коли вона тане
Тиск зменшує температуру плавлення льоду
Рідка вода має велике значення щільності, яке збільшується при нагріванні (до 3984 ° С)
Поверхня води щільніша за весь об’єм
Збільшення тиску зменшує температуру, при якій щільність води максимальна
Переохолоджена вода має мінімальне значення щільності
Вода має низький коефіцієнт теплового розширення
Ступінь теплового розширення води зменшується (стає негативною) при нижчих температурах
Теплове розширення води збільшується із збільшенням тиску
Кількість молекул у першому сусідстві з молекулою води збільшується із плавленням, але також із підвищенням температури
Вода має надзвичайно низький ступінь стисливості
Стисливість зменшується з підвищенням температури до 46,5 ° C
Залежність температури і стисливості має максимум
На високих частотах записується «швидкий звук», який показує розрив при високому тиску
Час релаксації спін-мережі в ЯМР дуже низький при низьких температурах
ЯМР-резонансна частота ядер показує максимум при низьких температурах (переохолодження)
Показник заломлення води має максимальне значення безпосередньо нижче 0 ° C
Зміна обсягу випаровування дуже велика
Ви розумієте, які шокуючі програми породжує це явище переповнення?
Я дотримуюся цього просто чаклунського водного маневру і відкриваю вам, що молекули, звані аквапоринами (виявлені нашим співвітчизником Георге Бенгою з UMF Клуж-Напока - але за які лише американець Пітер Агре отримав Нобелівську премію) роблять саме це, говорить Марсія Барбоза: у клітинних мембранах (усіх клітинних мембранах з усього живого світу) ці крихітні канали мають мікроскопічні пори, що дозволяють швидкому потоку води, ймовірно, переливатися, подібно до вуглецевих нанотрубок; так само, нирки опріснюють наші рідини в організмі.
І тут, також із цією дивною властивістю - фізично неправильною - води, ми можемо пов’язати біоінженерів, від яких ми очікуємо важливого для людства винаходу - опріснення морської води. Можливо, поєднання зворотного осмосу, дистиляції та переливу через нанотрубки може стати рішенням цієї величезної проблеми людства.
Нарешті, справжнє визнання любові бразильської вченої до об’єкта її дослідження: найкращий інструмент, який нам надають водні аномалії, - це саме життя ...
Виконуючи місію, яку він мав у нашому світі, мій друг, професор, відправився до інших всесвітів, але залишивши нам міцний початок досліджень у надрах води, суб’єкт під назвою BIOTEHNOS, лабораторний комплекс, а також промисловий підрозділ, де продукт розпочате десятиліттями тому, структурована вода стала звичайним товаром, навіть для експорту - і де дослідницькі групи, очолювані пані Ліліаною Манзату, можуть запропонувати та підштовхнути до демократизації дослідження цієї скромної, але скандальної речовини, що є H2O.
І я повертаюся до свого друга Роберта Шеклі, який також відправився у Всесвіт, до якого вирушають мрійники, і я повторюю вам, що великим винаходом конструктора дешевих планет є ця чудодійна молекула.
Почніть Великий вибух, подолайте спазм, якому 200 000 років, спочатку випустіть фотони, починайте створювати частинки кварків, будуйте атом водню, розв'яжіть синтез, і відтепер ви можете не турбуватися день, ти можеш відпочити) - Еволюція буде слідувати своїм переможним маршем до дешевих планет, де з’явиться Життя, тож ваша величність, обсерваторія.
PS. Оскільки я іноді зустрічаю всіляких невіруючих усіх релігій, скептиків в уяві, я хочу поділитися з вами цитатою блискучого Грегорі Бенфорда, фізика з Каліфорнійського університету Ірвін, автора сотень наукових праць і десятків романів про СФ:
Прийняття меж людських знань, величезності нашого незнання - це здатність, яку набуваємо