Древние греческие философы видели бесконечные потоки воды и пришли к выводу: вода — это элемент такой же, как земля, воздух и огонь. Из этих четырех элементов составлено все на Земле. Превосходная картина, и она продолжала считаться идеальной до XVII века.
Еще в 1770 году любимым зрелищем был взрыв газовых смесей. Поджигание и сгорание водорода и кислорода есть не что иное, как синтезирование воды, и никто не обращал внимания на некоторое количество влаги, которое при этом возникало. Спорили скорее, не может ли вода превратиться в «землю», притом настолько серьезно, что гениальный французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743–1794) в течение трех месяцев подряд дистиллировал воду, чтобы посмотреть, не произойдет ли это превращение.
Продвижению вперед мешала в те годы освященная большими именами и весьма стройная система, основанная на беспочвенных предположениях, так называемая «теория флогистона». Согласно этой теории из сгорающего материала выделяется вещество, субстанция под названием «флогистон». И хотя тот же Лавуазье обнаружил, например, что алмазы состоят из углерода, и исследовал минеральную воду, он тоже придерживался теории флогистона.
Первым, кто понял, что такое вода, был инженер и изобретатель паровой машины Джеймс Уатт, хотя он и не был химиком и не проводил соответствующих экспериментов, просто он был лишен предрассудков. Джеймс Уатт родился в Шотландии в 1736 году, он не без успеха пробовал себя в различных областях, строил математические аппараты, астрономические приборы, модели паровых машин, его увлекало то направление в технике, которое мы сейчас называем технологией. Уатт смог построить усовершенствованную паровую машину, но о воде он знал разве только то, что из нее можно получить пар. Его не тяготил груз предвзятых мнений, и поэтому Уатт первый понял смысл экспериментов, выполненных его современниками. 26 апреля 1783 года он пишет Дж. Пристли (1733–1804): «Разве нельзя считать, что вода состоит из флогистона (читай: водорода) и дефлогистонизированного воздуха (читай: кислорода)…»
Идею эту подхватили, и уже в июле того же года англичане настолько прониклись новой верой, что молодой ассистент, входивший в состав группы ученых, посетивших Францию, рассказал об этом Лавуазье. Тот повторил основные эксперименты, понял, что означает новое открытие, и немедленно сообщил о нем Французской академии наук, не упоминая об английских исследователях. Так что на континенте он, Лавуазье, считался великим первооткрывателем, и начался спор о приоритете, продолжавшийся десятки лет под названием «спор о воде». Уатт уже давно умер (1819 год), и лишь в 1835 году его приоритет был окончательно установлен.
Между тем Европу сотрясали революционные бури. Как генеральный королевский откупщик Лавуазье был казнен 8 мая 1794 года на гильотине — «чихнул в мешок», по тогдашнему выражению. Завязывались войны, рушились империи, реформировались школы и учебные планы, но в них не появилось ничего нового, кроме того, что открыл Уатт.
И все же вода совсем не такое простое соединение, как представлялось знаменитому изобретателю. Через 250 лет становится ясно, что при нормальной температуре вообще нет отдельных молекул воды и что хотя она, без сомнения, текучее вещество, но имеет и определенную структуру, некоторое количество H2O объединяется в хорошо организованные «сгустки». Вода представляет собой жидкость, составленную из кристаллообразно спеченных друг с другом групп H2O.
Хорошо бы иметь такую жидкость, в которой можно было бы растворить «водные кристаллы», как растворяют сахар или соль, тогда можно было бы повнимательней изучить ее, но никто не знает такого средства, и ученым до сих пор остается гадать, составлены ли эти «кристаллы» из 8 или 12, а может быть, и из 300 отдельных H2O. А может быть, из больших и малых групп? И как это все зависит от температуры воды? Каким методам измерений можно доверять? Все же мы надеемся, что «терпение и труд все перетрут», в том числе и молекулы воды.
В 1970 году в этот спор вмешался еще физикохимик Борис Дерягин, который провозгласил учение о совсем новой поливоде.
Опыты Дерягина как будто ничего особенного собой не представляли: он конденсировал водные пары в воду в тонкой капиллярной кварцевой трубочке. При этом ему показалось, что появляются следы совершенно нового типа воды, которая на 40 процентов тяжелее обычной, не изменяется при 500 °C, а при 700° может расплавиться в «нормальную» воду и, наконец, при –40° застывает в стекловидный лед. Ученые высказали свое мнение: нечистый опыт, ошибка, изъяны в эксперименте. Лишь когда в ежедневных газетах замелькали сообщения о поливоде, открытием ученого заинтересовались.
Теоретикам начало казаться, что поливода находит подтверждение в некоторых теоретических положениях и в расчетах, выполненных на ЭВМ. За эксперименты принимаются и другие, и, смотрите, некоторые обнаруживают, что Дерягин прав! Новый вид воды! И уже целые страницы научных журналов в Западной Европе заполнены сообщениями о поливоде. Находятся ее страстные сторонники и бурные отрицатели.
Поливода, да это ведь элементарно: так же как в пластмассе бесчисленные отдельные кирпичики образуют полимер, скажем, как молекулы этилена образуют полиэтилен, так же и вода составляет поливоду — ведь это так просто! Или все же нет?
Казалось бы, ученым легко разрешить подобный «простой» спор экспериментальной проверкой, но это отнюдь не так. Если вести опыт в точном соответствии с методикой, предложенной Дерягиным, получаются результаты, о которых он сообщил, но когда пытаются видоизменить эксперимент, они получаются совсем иными, а то и противоположными. В отчаянии предлагают компромиссное решение: если вода находится в капилляре, то она образует особый слой толщиной в несколько тысячных долей миллиметра, вот он-то причина своеобразного поведения воды. Но это не так, и достаточно провести тщательное исследование, чтобы в этом убедиться.
Летом 1973 года в Марбурге, небольшом университетском городе, собралась группа ученых из разных стран, чтобы провести дискуссию о воде. Были запланированы научные работы, в специальной литературе появились сообщения других исследователей о новой «воде». И тут вдруг приходит весть из Москвы — Дерягин больше не настаивает на своем открытии, возможно, оно не имеет ничего общего со структурой воды.
Так бывает в науке. На страницах школьных учебников об этих сложных и противоречивых поисках истины не пишут.
Кстати, спор по поводу поливоды на этом не закончился… Остаются необъясненными результаты измерений. Насколько можно судить, исследователи не собираются долго сидеть сложа руки. Уже через три месяца после «дела о поливоде» ученый в Филадельфии дал повод к новой дискуссии: он вспоминает о работах 1895 года, где говорилось о странной структуре, которую обнаруживает вода в мембранах организма. Вместо понятия поливода дискутируются теперь такие понятия, как «структурированная вода» и «поляризованные множественные водяные слои». В данном случае провести более или менее доказательные эксперименты будет еще сложнее, ведь в живом организме нельзя проводить опыты так же свободно, как в стеклянной пробирке.
Наверное, пришло время вспомнить, почему так необходимо побольше узнать о воде: из нее на 75–96 процентов состоит организм животных, растений и самого человека.
Нередко именно нарушения в балансе воды или в обмене солей, содержащихся в воде организма, становятся причиной заболеваний.
Нам известны тысячи вещей о нашем обмене веществ, о различных продуктах питания, о фармацевтических препаратах, витаминах и гормонах, мы можем обеспечивать космонавтов в течение многих недель их полета искусственной едой и все еще недостаточно знаем о воде, составляющей основную массу нашего тела.
Или вот другой пример — наши кости. На 85 процентов они состоят из неорганического соединения — фосфата кальция. И тут химики разводят руками, они лишь весьма неопределенно могут ответить на такие вопросы: какими путями фосфат кальция откладывается в костях, как он образуется, как приобретает прочную структуру. Если у больного «размягчение костей» — остеопороз, то врач не знает толком ни причины его болезни, ни как ее лечить, здесь тоже пора провести фундаментальные исследования.