Память воды: может ли вода запоминать слова и эмоции?

Память воды часто описывают почти буквально: воде якобы можно передать слово, эмоцию, намерение или информацию о веществе, а затем она сохранит этот след даже после исчезновения первоначального воздействия. На первый взгляд у идеи есть удобное объяснение: молекулы воды действительно связаны водородными связями и образуют сложную структуру. Проблема начинается дальше.

Эта структура совсем не похожа на неподвижный носитель, на котором можно что-то надолго записать.

Чтобы говорить о памяти в физическом смысле, недостаточно обнаружить, что вода имеет структуру. Нужно показать как минимум три вещи: где хранится информация, каким образом она записывается и как её потом можно считать. Именно здесь заявления о «запоминании» слов и эмоций сталкиваются с тем, что известно о молекулярной динамике жидкой воды.

Что произошло за 50 фемтосекунд

В 2005 году в Nature вышла работа с необычайно подходящим для этой темы названием: «Ultrafast memory loss and energy redistribution in the hydrogen bond network of liquid H2O».

Исследователи использовали двумерную инфракрасную спектроскопию, чтобы проследить за сетью водородных связей в обычной жидкой воде на чрезвычайно коротких временных масштабах.

Результат оказался впечатляющим: исходные устойчивые структурные корреляции исчезали примерно за 50 фемтосекунд.

Фемтосекунда — это одна квадриллионная доля секунды. Пятьдесят фемтосекунд — 0,00000000000005 секунды.

Но здесь важно не превратить хороший научный результат в новый миф. Эти 50 фемтосекунд не означают, что «каждая водородная связь живёт ровно 50 фемтосекунд» или что после этого вода теряет вообще всякую информацию о своём состоянии.

Авторы измеряли конкретный тип структурных корреляций в колебательной динамике воды. Их вывод состоял в том, что жидкая вода чрезвычайно быстро теряет память о первоначальном локальном распределении таких состояний.

Это намного точнее и одновременно интереснее, чем популярная фраза «водородные связи мгновенно рвутся».

Вода структурирована. Просто эта структура не стоит на месте

Жидкая вода не является хаотической россыпью независимых молекул. Каждая молекула взаимодействует с соседями, а водородные связи образуют постоянно меняющуюся трёхмерную сеть.

Ключевые слова здесь — «постоянно меняющуюся».

Молекулы вращаются, меняют соседей, одни водородные связи ослабевают и исчезают, другие возникают. В 2006 году Дамьен Лааж и Джеймс Хайнс предложили молекулярную модель, согласно которой переориентация молекулы воды происходит не только плавным вращением, а через довольно резкие угловые «прыжки», сопровождаемые сменой партнёра по водородной связи.

Более современные эксперименты позволили увидеть ещё более быстрые события. В работе Nature 2021 года возбуждение колебаний молекул воды сопровождалось изменением расстояний в водородных связях уже примерно за 80 фемтосекунд, а последующее перераспределение энергии происходило примерно за пикосекунду.

Получается интересная картина. У воды действительно есть локальная структура, и эта структура имеет огромное значение для химии и биологии. Но она динамична на временных масштабах, которые совершенно не похожи на долговременное хранение стабильного молекулярного «текста».

Если утверждается, что слово «любовь» оставляет в стакане особую структуру, возникает следующий вопрос: какая именно структура?

Какие молекулы кодируют буквы или смысл слова? Чем состояние воды после слова «любовь» физически отличается от состояния после слова «ненависть»? Сколько времени различие существует? Каким прибором его можно независимо измерить?

Без ответа на эти вопросы слово «память» остаётся метафорой.

Когда «память воды» попала в Nature

Идея о том, что вода может сохранять биологическую информацию после исчезновения исходного вещества, получила огромную известность в 1988 году.

Группа, работавшая с Жаком Бенвенистом, сообщила в Nature, что человеческие базофилы реагировали на чрезвычайно сильно разведённые антитела против IgE. Разведения доходили до таких значений, при которых в растворе уже не ожидалось присутствия молекул исходных антител.

Авторы предположили, что биологическая информация каким-то образом могла сохраняться благодаря молекулярной организации воды. Именно эта работа стала одним из главных научных эпизодов, связанных с понятием «памяти воды».

Проблема была в воспроизводимости.

В 1993 году группа из University College London попыталась повторить ключевой эксперимент, максимально следуя опубликованной методике. Авторы не обнаружили зависимости дегрануляции базофилов от последовательных разведений, которая соответствовала бы первоначальному сообщению. Они прямо заключили, что ни один аспект полученных данных не подтверждал опубликованные ранее утверждения.

Это важный момент. В науке необычная идея не отвергается только потому, что кажется странной. Ей дают возможность пройти ту же проверку, что и любой другой гипотезе: чёткий эксперимент, контроль условий и независимое воспроизведение.

Известный эксперимент с высокими разведениями эту проверку не выдержал.

Но вода всё-таки может хранить след прошлого

Здесь легко сделать противоположную ошибку и заявить, будто предыдущая история воды вообще никогда не влияет на её свойства.

Влияет.

Температура, давление, растворённые соли и газы, кислотность, примеси, контакт с поверхностью, замораживание и другие физические и химические факторы могут изменять состояние водной системы. В более сложных системах возможны и эффекты, зависящие от предыстории образца.

Но в этих случаях существует физический носитель эффекта: другая концентрация вещества, иная температура, поверхность, фаза, структура растворённого соединения или другой измеримый параметр.

Это принципиально отличается от утверждения, что вода распознаёт смысл слова или эмоциональное намерение человека и сохраняет его после прекращения воздействия.

Звук действительно взаимодействует с водой. Звуковая волна создаёт колебания давления. Свет взаимодействует с водой. Электрические поля тоже способны влиять на молекулы. Сам факт физического воздействия не вызывает сомнений.

Но из этого не следует, что вода способна извлечь семантическое содержание фразы, превратить его в устойчивую молекулярную конфигурацию и затем хранить эту конфигурацию часами, днями или месяцами.

Для такого утверждения нужен отдельный эксперимент.

Причём его результат должен зависеть именно от переданной информации, а не от температуры, загрязнения образцов, различий между сосудами, процедуры замораживания, выбора фотографий или ожиданий экспериментатора.

И он должен воспроизводиться независимыми лабораториями.

Поэтому лучший вопрос к бутылке «информационно заряженной» воды звучит не так: «Верите ли вы в память воды?»

Гораздо полезнее спросить: какой физический параметр этой воды отличается от обычной, каким методом это измерено и может ли независимая лаборатория определить, какой образец был «заряжен», не зная ответа заранее?

Если такого измеримого различия нет, на молекулярном уровне нечего ни записывать, ни считывать.

Вода обладает удивительной физикой. Но способность хранить смысл произнесённых над ней слов к её подтверждённым свойствам пока не относится.