Доклад: Химические растворы

Приглашение к размышлению

Столкновение с неведомым всегда вызывает шок и резкую реакцию: этого не может быть, потому что этого не может быть никогда. Именно такой шок вызвало у научной общественности сообщение Бенвениста (если нет действующего начала – вещества, то нет и действия). Действительно, теория растворов настолько неотъемлемая часть современной науки, что усомниться в ее основах практически невозможно. Сегодняшние представления заложили исследования классиков науки (Менделеева, Ван-Гоффа, Аррениуса), выполненные в 80-х годах ХIХ века, и если эффект существует, его объяснение не должно противоречить основам разработанной теории. Поэтому рассмотрим для начала классический подход к разгадке эффекта сверхмалых концентраций (СМК).
Из теории растворов следует необходимость учета взаимодействия растворителя и растворяемого вещества. Учет того факта, что внесение примеси в воду может существенно изменить объемные и поверхностные характеристики самой воды, способен дать многое. Вода всегда имеет примеси. Поэтому вполне возможно, что изменяется уникальное сочетание примесных характеристик воды, модифицированной белком или иным активным веществом (по примесным компонентам, поверхностному натяжению, объемному содержанию микропузырьков и образующих их газов). Тогда, если растворение примеси вызвало изменение в свойствах воды-растворителя, то при добавлении новой воды разводится уже не примесь в воде, а сама вода, в которой первоначально проводилось растворение. Смешивается «измененная» и стандартная вода, что приводит к иному расчету концентрации, и в этом случае, если такого рода расчет работает, объяснение эффекта СМК будет вполне классическим.

Однако при сумасшедшем разведении (10-30 — 10-102) не останется даже следов исходной воды, которой в единице объема было ровно столько, сколько определяется числом Авогадро 6,02х1023, и потому стоит задуматься о неклассических объяснениях...
Неклассическое (но не противоречащее теории растворов!) объяснение действия эффекта СМК может заключаться в предположении, что примесь вызывает образование определенных структур воды во всем объеме или на поверхности, от которой, как показывает история развития науки (например, в связи с открытием сверхтекучести гелия), весьма нелегко избавиться. Отмеченная в статье В.Е. Жвирблиса страсть воды к ассоциации, структурообразованию сегодня бесспорна. Более того, данные ИК-спектрометрии показывают, что существует широкий и почти непрерывный спектр структур. Реальная вода представляет набор объемных сетевых структур, в каждую из которых входит до сотни молекул воды. Видимо, набором структур воды и обусловлена фрактальная структура льда, обнаруженная не столь давно.

Для реализации неклассического механизма эффекта СМК следует предположить возможность самокопирования структур, возникших под действием растворенного вещества. Самокопирование или самоподдержание необходимо, так как оригинальный механизм «улыбки чеширского кота» — пустые «шубы» из-под молекул примеси, предложенный в статье

В.Е. Жвирблиса, не может объяснить эффект, при котором число «шуб» равно исходному числу молекул примеси. Это позволяет предположить, что измененная структура способна к воспроизведению. А вот далее можно только догадываться. Возможно, «шубы», как дефектные области, копируются водой в процессе, подобном пластической деформации кристаллов при встряхивании и перемешивании, и размножаются как дислокации в кристалле. Возможно, запускается некий автокаталитический процесс самокопирования. В сильно разбавленных растворах (там, где зарождается эффект СМК) мы можем столкнуться с автоволновым процессом, когда структурные ансамбли переходят из одного выделенного состояния в другое под действием самовозбуждающихся в растворе волн неравновесных условий. Периодические реакции Жаботинского—Белоусова сегодня прочно вошли в обиход науки. Быть может, в воде запускается некоторая периодическая реакция — циклический переход одной структуры воды в другую, в результате которого самоподобные структуры размножаются? Причем разнообразие «продукции» такого «завода» воспроизводства структур может быть весьма велико при наличии непрерывного структурного спектра.
Возбудив один или несколько таких процессов в объеме воды, исходная примесь, видимо, становится уже не нужна — мавр сделал свое дело. Дальнейшее добавление воды в раствор должно приводить к разрастанию процесса самокопирования структур подобно тому, как кристалл растет от затравки — маленького кристаллика, провоцирующего процесс кристаллизации. Причем в новой порции воды для процесса структуризации важен только фактор времени, необходимого для образования «действующей» концентрации структур. При этом нет ограничений на количество воды, которое может быть охвачено процессом. Все реки зимой замерзают, кроме горячих... В результате критическим экспериментом для «структурного» механизма должно стать изучение зависимости эффекта СМК от температуры. Возможно, критично и время, прошедшее от очередного разбавления до обнаружения эффекта.

Во всем сказанном можно выделить главное: мысль человеческая ничуть не менее изобретательна, чем природа, которая ее породила, и именно потому мы способны к познанию природы. Изучение самого факта существования обсуждаемого эффекта до сих пор сдерживалось, по всей видимости, скорее консервативностью мысли исследователей, воспитанных на классической теории растворов, чем непознаваемостью самого явления.
Помните: А и Б сидели на трубе, А упало, Б пропало, что осталось на трубе? Осталось скромное и незаметное «и» — рабочий «фоновый» союз, почти неразличимый в обычной речи. Так и здесь: если само вещество действовать не может — его просто нет, но действие есть, то кто-то же должен действовать. И этот кто-то — вода — фон всего процесса. Заметим, что для обнаружения эффекта СМК, как правило, используется биоиндика-
ция — реакция живых организмов или их тканей (см. статью Тушмаловой и Лебедевой). Видимо, механизм эффекта понятен структуре живого, вышедшего из воды...
Людвиг фон Берталанфи на вопрос: «Что есть жизнь?» — дал весьма примечательный ответ: «Жизнь — это скорее процесс, чем структура». Видимо, прежде, чем мы поймем, что же такое жизнь, нам еще не раз придется отказаться от механистических схем и перейти к представлению о постоянно действующих в области живого (и не только) самоподдерживающихся явлениях.

Яркий пример этого — работа Стивена Роуза, исследовавшего механизм работы памяти. В своей книге «Устройство памяти — от молекул к сознанию» (М., «Мир». 1995) он пишет, что общим в его работе и трудах других исследователей явился вывод: «...память ... не есть некая пассивная надпись на восковой табличке или кремниевых чипах мозга — она представляет собой активный процесс». Так же и разум не сумма знаний, но горящий светильник. И это только начало долгого разговора...

Зам. гл. редактора
журнала «Экология и жизнь»
А. Самсонов