Физики подтвердили гипотезу о двух жидких состояниях воды
AI Изображение создано с помощью ИИ и носит иллюстративный характер
Ученые впервые доказали на молекулярном уровне, что обычная вода состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Открытие поможет объяснить десятки аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и изменение вязкости под давлением. Эту информацию сообщает сайт Naked Science.
Физикохимик Сяо Чэн Цзэн и научный сотрудник Ливэнь Ли из Городского университета Гонконга применили метод «обучения без учителя» — нейросеть, которая самостоятельно искала скрытые закономерности в данных. Ученые запустили компьютерное моделирование динамики сотен тысяч молекул воды, накопив гигантский массив данных. Без нейросетей ручной анализ занял бы 10 лет, но алгоритм справился за полтора года. Результаты опубликованы в журнале Nature Physics.
Анализ выявил ключевые переменные в хаотичном движении молекул и определил пути перехода структуры воды из плотного состояния в менее плотное и обратно. Обычно этот переход идет по простому пути с одним энергетическим барьером. Однако при нуле градусов Цельсия, когда лед тает, молекулы меняют состояние по сложному «круговому маршруту», преодолевая три барьера.
Авторы планируют усовершенствовать модель машинного обучения, чтобы связать эти процессы с макроскопическими свойствами воды: плотностью, температурой и вязкостью. Ученые отметили, что большинство биологических и фармацевтических процессов на Земле протекает в водной среде. Точное понимание структуры воды позволит детально разобраться во взаимодействии белков, солей и молекул лекарств, что важно для создания новых препаратов.
