Александр Никонов - Формула бессмертия. На пути к неизбежному
Почему сероводород, который вдвое массивнее «кислородоводорода», являет собой газ, а вдвое более легкое и потому летучее вещество при нормальных условиях является жидкостью? Должно быть наоборот! Точнее, если сероводород является газом (а он и должен им являться по всем химическим канонам), то вода тем более должна быть газом! А она — жидкость. Отчего?
Вопрос этот мучает химиков давно. И с помощью физиков они придумали ответ: в воде есть ассоциаты молекул. То есть некие «комки». Но при этом самым парадоксальным образом считается, что эти комки неустойчивы. Вспомните слова Бурлаковой: «Физики утверждают, что время жизни структурных образований молекул воды чрезвычайно мало». То есть вроде бы они есть, и вроде бы их и нет.
Разгадку жидкой воды нашел Зенин.
— А причина тут в геометрии молекул. Теоретически, согласно квантовой химии, угол между О-Н связями и S-H связями должен быть прямым. И у сероводорода он действительно составляет 92 градуса — все по теории. А вот вода от теории отклонилась. В молекуле воды угол между Н-О-Н составляет 104,5 градуса. Это известный факт, занесенный во все справочники.
— Почему же вода нарушила теорию?
— Гипотез много. Но фактически на вопрос, почему в молекуле воды гибридизация образовала именно такой угол, еще никто не ответил. Однако именно этот факт сделал возможным жизнь на Земле и, как мы дальше увидим, внутреннюю структуру воды и ее память. Был бы у воды угол, теоретически предсказанный, — она была бы газом при нормальной температуре, кипела бы при минус 76, а замерзала только при температуре минус 100 градусов… Дело в том, что угол 104,5 градуса близок к углу в 108 градусов (угол в пятиугольнике). Это значит, что существует теоретическая возможность водородным связям замкнуться в пятичленный цикл; 17-молекулярное образование дает 6 таких циклов, которые являются основой для дальнейшего строительства стабильной структуры.
…Почему физики и химики считают, что стабильные сцепки между молекулами воды невозможны? Да потому что образовываться они могут только за счет так называемых водородных связей, а они нестабильны. Вот этими нестабильными связями и занимается Зенин всю жизнь, начав с изучения химической кинетики. Я знаю Зенина уже лет пятнадцать, с той поры, когда он защитил свою докторскую диссертацию аккурат о проблеме памяти воды. Ключевое слово тут — «защитил». То есть достаточных возражений у людей, чтобы накидать ему черных шаров, не нашлось. Поэтому есть резон познакомиться с аргументацией доктора наук подробнее.
— Первый научный прорыв, я считаю, случился в 1995 году. Именно тогда состоялся научный конгресс Российской Академии наук «Слабые и сверхслабые поля и взаимодействия», где удалось сделать доклад по ранее опубликованным статьям о воде. А ведь просто опубликовать статью об этом было делом нетривиальным! Первая статья у меня была в «Докладах Академии наук». Академик Бучаченко — завкафедрой химической кинетики химфака МГУ, где я работал, — смелый, неординарный человек — представил мою статью в академический журнал, за что я ему до сих пор благодарен. Анатолий Леонидович ученик самого Семенова, кстати.
— Того самого Семенова? Имени которого институт?
— Да. И я счастлив, что получил настоящую семеновскую научную школу. Мало кто знает, что те, кто делал нашу атомную бомбу, были учениками Семенова, поскольку именно он в двадцатые-тридцатые годы заложил теорию цепных реакций. Это была методологическая основа для расчетов…
— Семенов — это титан, — вздыхаю я. — Да, были люди в наше время…
— Титан! — согласился Зенин. — И ученики его были ему под стать. Тот же Бучаченко, например. У нас в науке ведь порядок такой: если ты открываешь какое-то новое направление, надо давать заявку в центральный журнал РАН. Раньше это был «ДАН» (Доклады Академии наук), теперь он называется «Доклады РАН». Так вот, Бучаченко мне поспособствовал в публикации и потом признавался, что ему крепко за это досталось.
…Пару слов о Бучаченко. Простачком, которого можно обвести вокруг пальца, он отнюдь не был. Академик Бучаченко — основатель новой области науки, физики и химии магнитно-спиновых явлений, он автор нескольких открытий — магнитного изотопного эффекта, радиоизлучения химических реакций. Разработал ядерно-магнитно-резонансную спектроскопию парамагнетиков. Лауреат Ленинской и Государственной премий СССР. Чтобы такой человек повелся на лженауку… Значит, убедил его Зенин.
В чем же убедил? И как? Сейчас спросим…
— Что же за статью протолкнул Бучаченко с риском для своей научной репутации?
— О структуре воды.
— Действительно рисковый поступок. А вы-то как дошли до жизни такой, что стали заниматься подобной «лженаукой»?
— Я тогда занимался исследованиями с помощью ядерно-магнитного резонанса. И решил попытаться исследовать структуру воды, которая давно не давала мне покоя, методом протонно-магнитного резонанса. Причем оборудование мне нужно было не абы какое! Через свои связи среди биофизиков я нашел хороший прибор в кардиологическом центре. Пятьсот мегагерц! Это был большой дефицит. У нас на химфаке был только 100-мегагерцовый. А тут в пять раз чувствительнее! Мы шутили тогда, что каждый мегагерц стоил тысячу долларов, так что наш, химфаковский, прибор стоил 100 тыщ долларов, а «пятисотый» — полмиллиона. Не каждое советское учреждение могло такое оборудование приобрести. Вот на нем-то нам и удалось впервые расщепить линию воды на пять линий.
— Насколько я понимаю, одно вещество должно давать одну линию на спектрограмме.
— Правильно. У нас и было одно вещество — бидистиллят, сверхчистая вода без примесей. Но по той теории, которую я разрабатывал, вода должна была содержать структуру — некое стабильное структурное образование. Если это так, если такое образование существует, первым подтверждением этого должно было стать расщепление спектра. Если в воде существуют стабильные образования, то за счет разного экранирования протонов они должны давать мультиплет, а не синплет, то есть несколько линий вместо одной. И этот эффект можно было пронаблюдать только на очень хорошем приборе с высокой разрешающей способностью. На «сотке» это было сделать невозможно. А на «пятисотке» удалось. И не скажу, что сделать это было просто. Это довольно сложный эксперимент, провести который мне помог мой 15-летний опыт работ по химической кинетике. Там есть свои тонкости — нужно получить высокую однородность поля и так далее… Получив результат, я его, разумеется, публиковать не стал, а, как требует научная методология, повторил на частоте в 400 с небольшим мегагерц в Институте химфизики. И уже потом стал думать о публикации.
— Как я понимаю, никакой из существующих в науке теорий подобный эффект не предсказывался, кроме вашей? И был полнейшим противоречием всему, что мы ранее знали о воде?
— Так. Это не просто была сенсация. Это многих шокировало. Потому что ничего, кроме образования димеров и тримеров, о которых мы позже поговорим, не изучалось. Химики вообще в эту сторону не лезли, и я могу их понять. Дело в том, что у воды четыре центра образования водородных связей — два положительных водорода и кислород, имеющий два неподеленных электрона, которые «вытарчивают» отрицательным знаком. Всего четыре центра.
…Тут необходимо дать читателю некоторое пояснение. Молекула воды напоминает тетраэдр. Старые люди, типа меня, помнят советские «треугольные» пакеты с молоком — они как раз и были тетраэдрическими. Натужились? Представили? Каждый угол такого «пакета» — электромагнитный заряд, который готов притянуть заряд другого знака. «Пакет» имеет два плюсовых «контакта» и два минусовых. Через эти «контакты» одна молекула воды может притянуться к другой — торчащим плюсиком к минусику другой молекулы. Но связь эта крайне неустойчивая! Десять в минус двенадцатой секунды может висеть одна молекула на другой, а дальше их вновь растаскивает тепловое движение. Это всем было давно известно, и потому никто никогда не вел речь о том, что в воде могут существовать некие стабильные структуры. Действительно, о какой стабильности может идти речь, если две молекулы могут состыковаться только на 10-12 секунд, а дальше они снова уйти в бесконечное броуновское мельтешение?
Представьте теперь себе пару молекул воды, которые соединились связью — плюсик с минусиком. Два тетраэдрических пакета молока вы как бы соединили вершинками. Сколько осталось свободных вершинок? Восемь минус две занятых — шесть. К каждой из которых может подсоединиться еще по молекуле. Нет-нет, я помню, что это соединение весьма короткоживущее, мне главное, чтобы вы поняли принцип: у каждого «пакета» два плюсика и два минусика на углах. Которыми они могут цепляться к другим пакетам.
Итак, две молекулы могут организовать на какой-то миг димер, а три — тример. Только тример будет существовать еще меньшее количество времени, чем димер, что понятно: если у нас образовалась сцепленная пара молекул, которая вместе существует 10-12 секунд, нужно, чтобы за этот крохотный промежуток времени, пока они не распались, к ним прицепилась третья молекула и какой-то краткий миг они существовали вместе, прежде чем разлететься.
