Странно, вода
В история на Робърт Шекли, голям галактически инвеститор поръчва аг планета от метагалактически предприемач. С океани, планини, атмосфера, живи същества и дори без никакви рационални създания, „по мой образ и подобие“, мегабастанът изисква. И има още едно твърдение: да бъдеш евтин (оттук и заглавието на историята, Евтина планета).
Наскоро четейки статия в голямо списание (не ви казвам името й, колегата Кристи хитро я „заимства“ от мрежата), просто бях разстроен от демаскирането на водата на нашето ежедневие като натоварен със странности и мистерии. И, като установих връзката (моля, връзката) с прекрасната история на Шекли за SF (той ни посети в края на миналото хилядолетие, дори го интервюирах), осъзнах, че за да бъдем добър Вселенски калибратор, тоест, всеобхватният създател на системи, които започват с Големия взрив, произвежда енергия, материя, след това живот и разум, достатъчно е да има само два основни елемента: вода и картината на Менделеев.
Всичко, което трябва да направите, е да провъзгласите "Fiat lux!" („Нека бъде светлина!“) И слугата на име Еволюция се захваща за работа.
Топлата и студената вода имат противоположни свойства, като ненормалното поведение е по-силно изразено при ниски температури, където свойствата на преохладената вода често се различават от тези на хексагоналния кристализиран лед.
Когато преохладената вода се нагрява, размерът на молекулите намалява и водата става по-свиваема, нейният показател на пречупване се увеличава, както и скоростта на разпространение на звука, намалява способността за разтваряне на газове, по-лесно се загрява и нейната топлопроводимост се увеличава.
За разлика от това, когато горещата вода се нагрява, тя става по-свиваема, нейният показател на пречупване намалява, както и скоростта на разпространение на звука, газовете стават по-разтворими, става по-трудно да се нагрява и по-слаб топлопроводник
С увеличаване на налягането отделните молекули се разширяват, скоростта на молекулите се движи по-бързо в студена вода, отколкото в гореща вода.
Горещата вода замръзва по-бързо от студената вода и ледът се топи при компресия (освен когато се прилага високо налягане, когато течната вода се втвърди при компресия)
Въведението ми може да е твърде дълго, но бях подсилена от ученият Марсия Барбоса, изследовател от Университета на Рио Гранде ду Сул в Бразилия, който ме накара още веднъж да разбера, че науката е перфектно балансирана с въображението, че ароматът на мистериите е добър за здравето на науката. основен. Ще продължа да пледирам за чудесата, които имаме до себе си, всеки от нас, от раждането до смъртта, но също така ще бъда придружен от фактическа информация, в която добре възпитани физици, химици и инженери ще намерете убедителни аргументи.
Започвам с прякото си участие във „Водния бизнес“, отвъд такава проста формула H-O-H (известна, нали, от всички земляни, още от началното училище). Това се случи през есента на 1977 г., когато двама „евангелисти в науката“ (по думите на колегата Марк Улиериу), Буциу и Пал, организираха в Дома на профсъюзите в Сибиу среща - щеше да има повече - на местната общественост с изследователи и разказвачи на истории. наука и въображение.
Сред лекторите инженерът Джъстин Капри, който пристигна в Сибиу с една от занаятчийските машини, които го направиха известен, разказва на публиката (над 800 зрители) за наблюдение, направено от неговия ментор, великият учен Анри Коанда, че люспите на снегът кристализира по различен начин, в зависимост от това къде снегът пада на Земята.
Присъствайки на срещата, физикът Йон Манзату прави извод, който изненадва всички нас: това означава, че архитектурата на водната молекула се влияе от околната среда и че вероятно има поле на формата, каза запомнящо се професор.
АНОМАЛИИ НА ФАЗА НА ВОДАТА
Водата има необичайно висока точка на топене и точка на кипене
Водата има необичайно висока критична точка (крайна точка на крива във фазовата диаграма)
Твърдата вода има повече структурни разновидности (стабилни и метастабилни, кристални и аморфни) от всяко друго вещество
Топлинната проводимост, модулът на твърдост и скоростта на разпространение на звука на леда намаляват с увеличаване на налягането
Структурата на течната вода се променя при високо налягане
Преохладената вода има две фази и допълнителна критична точка при около -91 ° C
Течната вода може лесно да се охлади, но е трудно да се изпари
Течната вода съществува при много ниска температура и замръзва (втвърдява) при нагряване
Течната вода може лесно да се прегрее и топлата вода замръзва по-бързо от студената вода (ефект Mpemba)
Амплитудата на вибрациите на горещата вода е по-висока от тази на студената вода
Водните молекули се свиват с повишаване на температурата и разширяване с увеличаване на налягането
Две години по-късно, преместени от моята гимназия в Крайова в списание S&T и професорът премина до ранг на сановник в CNST (Министерство на науката по това време), двамата отидохме в Тимишоара, където физикът Йон Манзату проследи развитието на експеримент, насърчаван от CNST, на направен от инженерите Георге Лукачи и Виорел Абрудан, върху това, което по-късно ще бъде наречено "структурирана вода".
Професорът е участвал пряко в експеримента и ще продължи да участва не само в годините непосредствено след това, но и през двете десетилетия след Революцията през декември 1989 г.
Какво ще правят Манзату и Лукачи - Абрудан, за съжаление, беше убит от болест - в лабораторията в Букурещ на улица Думбрава Роши, където се преместиха предимно, за да използват електрографа, построен оттогава от младия физик Йоан Мамулаш и д-р Флорин Думитреску? Те ще започнат стотици, може би хиляди експерименти за обединяване на „структурирана вода“, т.е. вода ... нарушена по същия начин и изправена с различни лъчения, ултравиолетови лъчи, ултразвук, за да променят вибрациите на молекулите H2O, „примамвайки“ ги към трансформации, които по-необичайни.
ТЕРМОДИНАМИЧНИ АНОМАЛИИ НА ВОДАТА
Топлината на топене на водата е максимум при -17 ° C
Специфичната топлина на нагряването на водата има два пъти стойността на лед или пара
Специфичният топлинен капацитет (CP и CV) на водата е необичайно висок
Специфичният топлинен капацитет на CP има минимум при 36 ° C и минимум по отношение на температурата
Специфичният топлинен капацитет Cv има максимум при около -45 ° C
Изпарителната топлина и ентропията, както и сублимационната топлина имат необичайно високи стойности
Топлопроводимостта на водата е висока и се увеличава до максимална стойност при около 130 ° C
Разказвам едно-единствено преживяване, на което бях свидетел - и което моят колега и приятел Виорел Николау засне за едно от моите научни предавания по TVR. В стъклен съд професор Манзату въвежда доза полуобработена вода, подлага я на ултравиолетова бомбардировка, но също и на вибрации, произведени от осцилатор и в определен момент добавя няколко гранули меден сулфат към контейнера.
Ще станете свидетели на нещо необичайно, казва ни той, и наистина след няколко секунди кристалите CuSO4 се разтварят във водата и разтворът се самоорганизира ... в двойна спирала! Тоест, казва ни професорът, следвайте законите, образеца на живота! (записът все още трябва да съществува чрез огромния архив на Румънското телевизионно общество, много от предаванията, направени навреме от екипа Андрей Банц - Андрей Бакалу - Стефана Брату - Александру Миронов, заслужаващи тяхната реанимация на румънската аудиовизуална сцена).
Чувството ми към журналистиката ме накара да остана с изследванията на професора, в една и съща стъпка с него, независимо от политическите перипетии на времето (Йон Манзату беше влачен през 80-те в мръсната история за „трансценденталната медитация“) и добротата ”На неговите колеги в научните изследвания и изследвания, вероятно обезпокоени от оригиналността на подхода в област, в която, както вярваха физици и химици от миналия век, не трябва да се докладва абсолютно нищо ново.
ФИЗИЧНИ АНОМАЛИИ НА ВОДАТА КАТО МАТЕРИАЛ
Водата има необичайно висок вискозитет, който се увеличава с понижаване на температурата и под 33 ° C намалява с увеличаване на налягането.
Коефициентът на дифузия е висок и намалява с намаляване на температурата
При по-ниски температури самодифузията на водата се увеличава с увеличаване на плътността и температурата
Водата има необичайно високо повърхностно напрежение
С увеличаване на температурата разтворимостта във вода на неполярни газове намалява до минимална стойност, след което (при спазване на нормалното поведение) се увеличава
Диелектричните константи (които отразяват противопоставянето на околната среда на силите на привличане между заредени частици) на вода и лед са необичайно високи (при 0 ° C, въздух: 1; лед: 3.2; вода: 80)
Диелектричната константа на водата има максимум при около 30 ° C
Подвижността на протоните и хидроксилните аниони (продукти на йонизацията на водата) е необичайно висока в електрическото поле
Електрическата проводимост на водата регистрира максимум при 230 ° C и се увеличава значително с честотата
Връзката между дисоциационните константи на слабите киселини във воден разтвор и температурата е минимална
Лично аз също бях запазил спомена за специален курс, който ни беше дал нашият учител по физика от Крайова, Силвиу Пушкашу, курсът „Фазов закон“ - на мен, студентът по това време, ми се стори толкова пълен с парфюм и мистерия. „Закон за фазите“, който държах в сърцето си дълги години и на срещата с новата перспектива, от която започна да се вижда ежедневната вода, имах щракването, което трябва да има журналистът, бил той и на науката, при срещата със сензационното.
В този случай, извън водата, тоест се чудите какво друго. Имайте предвид, че информацията в полетата, които попълват статията, е не само резултат от изследване, направено от англосаксонски или немски академици, но и от жител на Бразилия, странна земя сама по себе си, като цялата тази на Латинска Америка, където очаквате Макондо, осветеният в литературата от Габриел Гарсия Маркис, за да изпрати на света страхотни герои с размерите на магьосника-циган Мелчиаде.
Физикът Марсия Барбоса, след като се оплака (арогантно), че е обвинена, че се занимава с дреболии (с вода, за физик), вместо, да речем, с въглеродни нанотръби, ни изпраща предупреждение: „Подценяването на водата е непростима грешка! “ Защото водата има не по-малко от 72 аномалии! Тоест, някои умишлени грешки, които физиката и химията правят с нежната молекула H2O (за сравнение, казва тя, обикновеният силиций, част от пясъка, само с 12 аномалии направи страхотна кариера, откакто Bardeen, Brattain и Shokley откриха транзистор).
Нека да се промъкнем през пролуките между природните закони, казва Марсия, и да видим какви чудеса все още срещаме.!
Оставям читателя да поклати глава - и да се наслаждава - да дешифрира странните свойства на водата в информацията, която допълва статията, но не мога да не ви поканя да плавате с въображение върху някои от странностите на водата - което, признавам, журналист наука, но и писател на SF, просто ми напоява устата!
АНОМАЛИИ НА Плътността на водата
В случай на вода съотношението температура - плътност има максимална точка при 4 ° C
Плътността на леда се увеличава при нагряване (до 70K)
Водата се свива, когато се разтопи
Налягането намалява точката на топене на леда
Течната вода има стойност на висока плътност, която се увеличава при нагряване (до 3 984 ° C)
Повърхността на водата е по-плътна от целия обем
Увеличаването на налягането намалява температурата, при която плътността на водата е максимална
Преохладената вода има минимална стойност на плътността
Водата има нисък коефициент на топлинно разширение
Степента на топлинно разширение на водата намалява (става отрицателна) при по-ниски температури
Термичното разширение на водата се увеличава с увеличаване на налягането
Броят на молекулите в първата близост до водна молекула се увеличава с топене, но също и с повишаване на температурата
Водата има необичайно ниска степен на свиваемост
Свиваемостта намалява с повишаване на температурата до 46,5 ° C
Съотношението температура-сгъстимост има максимална точка
При високи честоти се записва „бърз звук“, който показва прекъсване при високо налягане
Времето за релаксация на спин-мрежата в ЯМР е много кратко при ниски температури
ЯМР резонансната честота на ядрата показва максимум при ниски температури (преохлаждане)
Индексът на пречупване на водата има максимална стойност непосредствено под 0 ° C
Промяната в обема на изпаряване е много голяма
Осъзнавате какви шокиращи приложения поражда този феномен на преливане?
Придържам се към тази просто магьосническа маневра на водата и ви разкривам, че молекулите, наречени аквапорини (открити от нашия сънародник Георге Бенга от UMF Клуж-Напока - но за които само американецът Питър Агре спечели Нобелова награда) правят точно това, казва Марсия Барбоза: в клетъчните мембрани (всички клетъчни мембрани от целия жив свят) тези малки канали имат микроскопични пори, които позволяват бърз поток от вода, вероятно преливане, точно както при въглеродните нанотръби; също така, бъбреците обезсоляват телесните ни течности.
И тук, също с това странно свойство - физически погрешно - на водата, можем да свържем биоинженерите, от които очакваме съществено изобретение за човечеството, обезсоляването на морската вода. Вероятно комбинация от обратна осмоза, дестилация и преливане през нанотръби може да бъде решението на този огромен проблем на човечеството.
И накрая, истинска декларация за любов на бразилския учен към обекта на нейното изследване: най-добрият инструмент, който водните аномалии ни предоставят, е самият живот ...
Изпълнявайки мисията, която той имаше в нашия свят, моят приятел, професорът, отиде в други вселени, но ни остави солидно начало на изследванията в дълбините на водата, субектът, наречен BIOTEHNOS, лабораторен комплекс, но също така и индустриална единица, където продуктът започнала преди десетилетия, структурираната вода се превърна в нормална стока, дори за износ - и където изследователските екипи, водени сега от г-жа Лилиана Манзату, могат да предложат и настояват за демократизация изследванията на това скромно, но скандално вещество, което е H2O.
И се връщам при моя приятел Робърт Шекли, който също е отишъл във Вселената, към която отиват мечтателите, и ви повтарям, че великото изобретение на създателя на евтини планети е тази чудодейна молекула.
Започнете Големия взрив, преодолейте 200 000-годишния спазъм от самото начало, освободете фотоните, започнете да създавате кваркови частици, изграждайте водородния атом, освобождавайте синтеза и отсега нататък не можете да се притеснявате (в седмия ден, можете да си починете) - Еволюцията ще последва своя триумфален марш към евтини планети, където ще се появи Животът, така че Ваше Величество, Обсерваторията.
PS. Тъй като понякога срещам всякакви невярващи от всякакви религии, скептици във въображението, искам да споделя с вас цитат от брилянтния Грегъри Бенфорд, физик от Калифорнийския университет в Ървайн, автор на стотици научни статии и десетки SF романи:
Приемането на границите на човешкото познание, огромността на нашето невежество е способност, която се придобива