Polivoda

U tankim kvarcnim cjevčicama sovjetski su fizičari dobivali vodu gustu poput sirupa, koja se nije smrzavala ni na četrdeset stupnjeva ispod nule. Krajem šezdesetih stotine laboratorija proučavale su "polivodu", a neki su se bojali da bi mogla pretvoriti svu vodu na Zemlji u sebe.

Ukratko

  • Sovjetski fizičar Nikolaj Fedjakin opisao je 1961. vodu koja je, kondenzirana u vrlo tankim kvarcnim cjevčicama, imala neobična svojstva: bila je gušća, viskoznija i smrzavala se na mnogo nižoj temperaturi.
  • Boris Derjagin iz moskovskog Instituta za fizikalnu kemiju razradio je pokuse, a nakon njegova predavanja u Engleskoj 1966. "nenormalnu vodu" počeli su proučavati i zapadni laboratoriji; 1969. dobila je ime polivoda, kao navodni polimer vode.
  • Mjerenja s početka sedamdesetih pokazala su da su uzorci onečišćeni otopljenim tvarima iz stakla i okoline, a Derjagin je 1973. u Natureu napisao da svojstva treba pripisati nečistoćama.
  • Polivoda se danas navodi kao primjer kako uzbuđenje može nadvladati oprez; rasprava o tome što se točno vidjelo i što se moglo naučiti traje u povijesti znanosti.

Voda je najproučavanija tekućina na svijetu, pa je otkriće novog oblika vode moralo izgledati gotovo nemoguće. Upravo zato je priča o polivodi bila toliko privlačna: tvar je nastajala u običnom laboratoriju, od obične vode, a ponašala se kao da je posve druga tvar.

Kapljice u kapilarama

Godine 1961. Nikolaj Fedjakin, fizičar s Tehnološkog instituta u Kostromi, mjerio je svojstva vode koja se kondenzirala u kapilarama, staklenim i kvarcnim cjevčicama promjera manjeg od dlake. U nekim je cjevčicama nastao drugi stupac tekućine, gušći i viskozniji od vode. Boris Derjagin, ugledni sovjetski stručnjak za površinske sile i ravnatelj laboratorija za površinsku fiziku Instituta za fizikalnu kemiju u Moskvi, preuzeo je istraživanje i usavršio postupak.

Derjaginova skupina izvijestila je da takva voda ima gustoću od oko 1,1 do 1,2 grama po kubnom centimetru, da se smrzava tek na minus četrdeset stupnjeva ili niže, a vrije na sto pedeset ili više. Količine su bile sićušne, ali su se mogle mjeriti. Rezultati su objavljivani u sovjetskim časopisima, a na Zapadu ih isprva gotovo nitko nije primijetio.

Od Nottinghama do Pentagona

Godine 1966. Derjagin je rezultate predstavio na skupu Faradayeva društva u engleskom Nottinghamu. Britanski znanstvenici počeli su ponavljati pokuse, a do 1968. tema je stigla i u američke laboratorije. Godine 1969. Ellis Lippincott sa suradnicima objavio je u časopisu Science infracrvene spektre za koje su tvrdili da pokazuju posve novu, stabilnu polimernu strukturu, mrežu šesterokuta od molekula vode. Nazvali su je polivodom.

Tisak je u tome vidio novu utrku Hladnog rata i pisao o "zaostatku u polivodi" za Sovjetskim Savezom. Pojavila su se i upozorenja: ako je polivoda stabilnija od obične vode, mogla bi je, dođe li u dodir s njom, pretvarati u sebe, kao "led-devet" iz romana Kurta Vonneguta. Stotine radova o polivodi objavljene su u nekoliko godina.

Znoj nakon rukometa

Neki su pokusi uspijevali, a neki ne. Glavna sumnja od početka bila je onečišćenje. Denis Rousseau i Sergio Porto iz Bellovih laboratorija pronašli su u uzorcima natrij i klor. Rousseau je zatim napravio neobičan pokus: nakon rukometne utakmice prikupio je vlastiti znoj i usporedio njegov infracrveni spektar sa spektrom polivode. U radu objavljenom 1971. u Scienceu pokazao je da su vrlo slični.

Novi, strože kontrolirani pokusi s pažljivo očišćenim posuđem više nisu davali polivodu. Kemijske analize nalazile su u uzorcima otopljene soli, silicijev dioksid iz stakla i organske tvari. Otopljene tvari objašnjavaju niže ledište i više vrelište, a sitne čestice veću viskoznost. U kolovozu 1973. Derjagin i Nikolaj Čurajev objavili su u Natureu pismo u kojem su napisali da svojstva "nenormalne vode" treba pripisati nečistoćama, a ne polimernim molekulama vode.

Što je ostalo

Polivoda je postala školski primjer onoga što je kemičar Irving Langmuir nazivao patološkom znanošću: učinka koji se vidi na granici mjerenja i nestaje kad se mjerenja poboljšaju. Drugi upozoravaju da se iz nje može izvući i druga pouka: znanost je pogrešku otkrila i ispravila u samo nekoliko godina, a sam ju je autor javno priznao. Proučavanje vode uz površine i u vrlo uskim prostorima danas je normalno istraživačko područje, jer se voda u slojevima debelima nekoliko molekula doista ponaša drukčije nego u čaši.

Kronologija

  1. 1961.: Nikolaj Fedjakin u Kostromi opisuje neobičnu vodu u kapilarama.
  2. 1960-ih: Boris Derjagin u Moskvi razrađuje pokuse i objavljuje rezultate u sovjetskim časopisima.
  3. 1966.: Derjagin predstavlja rezultate na skupu Faradayeva društva u Nottinghamu.
  4. 1969.: Lippincott i suradnici u Scienceu predlažu polimernu strukturu i ime polivoda.
  5. 1971.: Denis Rousseau iz Bellovih laboratorija objavljuje usporedbu spektra polivode i znoja.
  6. Kolovoz 1973.: Derjagin i Čurajev u Natureu pripisuju svojstva nečistoćama.
  7. 1983.: Derjagin u Natureu objavljuje osvrt na cijelu priču.

Ključne osobe

  • Nikolaj Fedjakin: Fizičar iz Kostrome koji je prvi opisao neobičnu vodu u kapilarama.
  • Boris Derjagin: Sovjetski fizikalni kemičar koji je razradio pokuse i 1973. priznao da je riječ o nečistoćama.
  • Ellis Lippincott: Američki kemičar koji je 1969. predložio polimernu strukturu.
  • Denis Rousseau: Fizičar iz Bellovih laboratorija koji je pokazao sličnost polivode i znoja.
  • Nikolaj Čurajev: Derjaginov suradnik i suautor pisma iz 1973.

Što se zna

  1. Fedjakin je neobičnu vodu u kapilarama opisao 1961., a Derjagin je rezultate predstavio na Zapadu 1966.
  2. Lippincott i suradnici predložili su 1969. polimernu strukturu i ime polivoda.
  3. Analize su u uzorcima nalazile natrij, klor, silicijev dioksid i organske tvari.
  4. Pokusi s pažljivo očišćenim posuđem nisu davali vodu s neobičnim svojstvima.
  5. Derjagin i Čurajev napisali su 1973. u Natureu da svojstva treba pripisati nečistoćama.

Što tvrde zagovornici

  • Opažanja nisu bila izmišljena: Fedjakin, Derjagin i niz zapadnih laboratorija neovisno su izmjerili stvarno neobična svojstva tekućine u kapilarama.
  • Voda u vrlo uskim prostorima i uz površine doista ima drukčiju strukturu od obične vode, pa pitanje koje je polivoda otvorila nije bilo besmisleno.
  • Infracrveni spektri iz 1969. bili su izmjereni pažljivo i u to su vrijeme činili razumnu osnovu za hipotezu o polimeru.
  • Derjagin je bio jedan od najuglednijih svjetskih stručnjaka za površinske sile, pa je ozbiljno ispitivanje njegovih rezultata bilo opravdano.

Što kažu kritičari

  • Svojstva polivode u potpunosti se mogu objasniti otopljenim tvarima i česticama, što su pokazale kemijske analize.
  • Kad su posuđe i voda bili pažljivo očišćeni, učinak je nestao, a nestao je i u laboratorijima koji su ga prije bilježili.
  • Hipoteza je bila i teorijski upitna: kad bi polivoda bila stabilnija od obične vode, sva bi se voda na Zemlji s vremenom spontano pretvorila u nju.
  • Sam je Derjagin 1973. zaključio da je riječ o nečistoćama.

Otvorena pitanja

  • Zašto je toliko laboratorija dobilo slične rezultate prije nego što su se pokusi postrožili?
  • Koliko je natjecanje u doba Hladnog rata ubrzalo širenje neprovjerenih tvrdnji?

Teorije

  • Polivoda je bila obična voda s otopljenim tvarima i česticama iz stakla i okoline
  • Polivoda nije postojala, ali je potaknula korisna istraživanja vode uz površine
  • Uz nečistoće, u kapilarama se događalo i nešto stvarno neobično što tada nije prepoznato

Povezane priče

Za daljnje istraživanje

Izvori