Физика происходящего

Биофизическая модель: ФИЗИКА происходящего

В системе «вода/поверхность» существует пристеночный слой  толщиной около 300 мкм, в котором приборы достоверно фиксируют ряд отличий в физических свойствах по сравнению с окружающей водой, в частности, большую электропроводность, меньшую теплоёмкость и т.д. Эту часть воды в пограничном слое предлагаем далее называть пограничной водой, окружающую воду - объёмной. Отличия в физических свойствах пограничной и объёмной вод, как следует из экспериментальных данных, нелинейно возрастают при приближении к поверхности.

Теплоёмкость у пограничной воды ниже, чем у объёмной. Принимая во внимание, что физический смысл теплоёмкости - это количественная характеристика числа степеней свободы молекул или атомов вещества, следует, что у молекул пограничной воды количество степеней свободы меньше, чем у молекул объемной воды. То есть, при одних и тех же условиях, в одном и том же объеме воды, у стенки, формирующей пограничный слой, вода имеет геометрически более выраженные и по времени более долгоживущие водородные связи, чем объемная вода.

          Отсюда Гипотеза: за счёт влияния формирующей поверхности между слоями и в каждом слое пограничной воды образуются межмолекулярные (водородные) связи, более устойчивые с точки зрения времени распада и более выраженные с точки зрения геометрии, чем у объёмной воды.

Экспериментальный факт: устойчивость этих межмолекулярных связей тем выше, чем ближе поверхность.

Учитывая, что воде присущи некоторые свойства кристалла, можно предположить: уменьшение количества степеней свободы происходит из-за влияния поверхности, формирующей пограничный слой, а механизм формирования пограничного слоя представляет собой одну из разновидностей процесса, хорошо известного как эпитаксия.

Гипотеза: физически формирование и рост слоёв жидкого кристалла воды пограничного слоя представляет собой одну из разновидностей процесса эпитаксии, т.е. послойного выращивания кристаллического тела на поверхности, называемой подложкой, при котором растущий кристалл наследует кристаллографическую структуру подложки.

Это, в частности, объясняет экспериментальный факт, почему свойства одной и той же воды в пограничном слое у разных поверхностей имеют достоверно фиксируемые количественные отличия. Также как отличаются свойства у разных по происхождению или химическому составу вод в пограничном слое у одной и той же поверхности.

Процесс эпитаксии принципиально зависит от того, одинаковый или разный (гетероэпитаксия) материал кристалла и подложки. При гетероэпитаксии процесс зависит от разности постоянных решёток кристаллов. Если эта разность превышает 10 % (что имеет место в нашем случае), то часть плоскостей решётки подложки не имеет продолжения в решетке растущего кристалла.

Края таких оборванных плоскостей образуют дислокации, происходит искажение и  накопление ошибок в кристаллической решётке растущего кристалла. Также накапливаются ошибки из-за коллокаций - локальных нарушений кристаллической решётки растущего кристалла, обусловленных разными причинами - в том числе и тем, что растущий кристалл представляет собой жидкость хотя и со свойствами кристалла, но подверженную броуновскому движению и, как правило, неоднородную по составу из-за растворённых в ней химических веществ и т.п.

Благодаря этому каждый последующий слой отличается по кристаллической структуре от предыдущего. То есть происходит планомерное саморазрушение кристаллической структуры, сформированной подложкой. Это объясняет такой экспериментальный факт, что свойства пограничной воды нелинейно меняются, приближаясь к свойствам объёмной воды при удалении от поверхности.

Наличием пограничного слоя с нелинейно меняющимися свойствами воды можно также объяснить многочисленные экспериментальные факты, свидетельствующие о том, что при замораживании, например мяса, часть воды замерзает, часть воды имеет вид близкий к аморфному, а часть воды не замерзает. Также можно предположить, что этим, объясняется факт существования связанной воды и ее свойства.

Принятие этой гипотезы также объясняет многочисленные экспериментальные данные о том, что вода в тонких капиллярах, нанотрубках, клетках организмов, находится в состоянии близком к «кристаллическому», «стекловидному», «гелеобразному» и т.п.

Вышеизложенное заключается, по сути, в следующих положениях:

а) у поверхности, соприкасающейся с водой, имеется относительно тонкий слой воды - пограничный слой, свойства которого отличаются от окружающей объёмной воды;

б) свойства пограничной воды зависят от материала поверхности, происхождения воды, а также растворённых в ней веществ;

в) пограничный слой формируется поверхностью, с которой соприкасается вода;

г) пограничный слой представляет собой жидкий кристалл (насколько это применимо к воде), выращенный на поверхности как на подложке (гетероэпитаксия);

д) свойства воды пограничного слоя нелинейно убывают при удалении от поверхности, приближаясь к свойствам объёмной воды.