Наследие ученых

Джеральд Поллак

«Открытие — это когда видишь то, что видят все, и думаешь о том, о чём не думает никто» («Четвёртая фаза воды: за гранью твёрдого, жидкого и газообразного», Джеральд Поллак)

Джеральд Хью Поллак — профессор биоинженерии Вашингтонского университета (Сиэтл), один из самых оригинальных мыслителей современной науки, создатель теории особого состояния воды — так называемой четвёртой фазы. Его имя давно стало символом независимости научного поиска и смелости мысли. Он основал и возглавляет международный рецензируемый журнал «WATER», объединивший физиков, биологов и инженеров, исследующих воду как источник жизни и энергии.

От электротехники к биомедицинской инженерии

Путь Поллака в науке начался с инженерии. В 1961 году он окончил Политехнический институт Бруклина по специальности «электротехника». Однако интерес к устройству живых систем привёл его к биомедицине. В 1968 году в Пенсильванском университете он защитил докторскую диссертацию по биомедицинской инженерии, объединив физические методы с физиологией. Его ранние исследования касались механизмов мышечного сокращения, но вскоре он сделал шаг, определивший всю дальнейшую карьеру: сосредоточился на воде — основе всех живых систем.

 «Я отказался от изучения мышечного сокращения и переключился на воду, потому что это настолько основополагающе, настолько увлекательно и, если окажется правдой, то изменит всё», — вспоминал он позднее.

Рождение новой теории

Вдохновением для Джеральда Поллака стали работы Гилберта Линга, утверждавшего, что вода вблизи биологических поверхностей приобретает особую структуру. Для большинства учёных это звучало как анахронизм, но Поллак, обладая инженерным мышлением, понял: в этой идее скрыта недостающая часть головоломки жизни. Если вода действительно структурируется, она может служить дополнительным источником энергии, питающим внутренние процессы живого организма. Обычно биология объясняет энергию клеток химическими реакциями — расщеплением АТФ, глюкозы, окислением и т. п. Поллак предположил, что существует ещё один, физический источник энергии, связанный с самой водой, из которой состоит около 70 % клетки.

 «Мы привыкли считать воду декорацией жизни, но, возможно, именно она играет главную роль», — говорил он в одном из интервью.

 В конце 1990-х годов в лаборатории биоинженерии Вашингтонского университета началась серия экспериментов, положивших начало новой науке о воде. Пространство лаборатории напоминало миниатюрную Вселенную: микроскопы, инфракрасные камеры, лазеры, гидрогели и тончайшие капилляры. Именно здесь родилась идея, которая изменила понимание физики живого.

Первые наблюдения

В одном из первых опытов Поллак поместил микроскопические латексные шарики в канал, выложенный гидрофильным гелем. Под микроскопом оказалось, что шарики не приближаются к стенке ближе, чем на сотни микрометров, образуя чистую, прозрачную область. Так была открыта зона исключения (exclusion zone, EZ) — пространство, из которого вода «выталкивает» все посторонние частицы.

Сначала учёные решили, что наблюдаемое явление — лишь оптическая иллюзия, артефакт прибора, но контрольные опыты показали: зона стабильна, восстанавливается после перемешивания и изменяется под действием света. Инфракрасное излучение расширяло её в несколько раз, словно вода впитывала энергию. Этот факт стал первым доказательством того, что вода способна накапливать и преобразовывать световую энергию.

Вода как аккумулятор света

Электрические измерения выявили, что вода в зоне исключения имеет отрицательный заряд, тогда как окружающая жидкость становится положительно заряженной. Между ними возникал потенциал — сотни милливольт, подобно миниатюрной батарее. Поллак понял, что перед ним — новая форма упорядоченной воды, способная хранить энергию и передавать её в биологических системах.

«Жизнь держится не на химии, а на физике воды», — писал ученый.

Спектроскопические исследования показали, что молекулы воды в EZ выстраиваются в шестиугольные слои — подобие жидкого кристалла. Эти упорядоченные структуры отличались повышенной плотностью, вязкостью и оптическими свойствами. Полак назвал это состояние новой упорядоченной формой воды, дополняющей три классические — твёрдую, жидкую и газообразную.

Эксперименты

За последующие годы его лаборатория провела десятки опытов, ставших классикой современной биофизики: в гелевых трубках вода начинала течь самопроизвольно под действием света, без насоса или внешнего давления; в микроскопических системах граница зоны исключения оставалась стабильной и чёткой, словно разделяя два состояния материи; при инфракрасном облучении EZ-зона расширялась в несколько раз, а потенциал между областями возрастал; вблизи белковых структур и коллагена вода демонстрировала те же свойства, что и в синтетических гелях, что подтверждало универсальность явления.

Эти наблюдения воспроизвели независимые исследовательские группы в Германии, Японии, Италии и России. На конференциях по физике, химии и биологии воды демонстрировались видеозаписи опытов, в которых под действием света вода начинала двигаться самостоятельно, словно оживая в ответ на энергию света. Даже скептически настроенные коллеги признавали: феномен реален и требует нового теоретического объяснения.

Признание и награды

Как часто бывает с революционными идеями, поначалу теория Поллака встретила сопротивление. Но накопленные факты, фотографии и видеоматериалы убедили многих учёных, что перед ними — реальный феномен.

В 2009 году он получил грант Национальных институтов здоровья США на исследование влияния структурированной воды на биологические процессы.

В 2012 году учёный был удостоен Медали Ильи Пригожина (медаль Международного центра исследований сложных систем, Париж) за работы по самоорганизующимся системам, а в 2014 году — американской Премии Динсдейла Общества научных исследований и международной Премии за выдающиеся научные достижения Всемирной академии медицинских наук.

В 2013 году вышла книга Дж. Поллака «Четвёртая фаза воды: за гранью твёрдого, жидкого и газообразного» (The Fourth Phase of Water: Beyond Solid, Liquid, and Vapor), ставшая научным и культурным событием. В ней автор описал воду как «жидкий кристалл жизни» — субстанцию, соединяющую в себе физику, химию и биологию.

Сегодня Джеральд Поллак — почётный доктор Уральского государственного университета и почётный профессор Российской академии наук. Его лекции на конференциях TEDx, в Кембридже, Цюрихе и Софии, а также на форумах «Физика, химия и биология воды» и «Европейский конгресс по биофизике» собирают многотысячную аудиторию и переводятся на десятки языков.

«Наука не развивается по прямой линии — она делает скачки. Иногда, чтобы шагнуть вперёд, нужно рискнуть и поставить под сомнение то, что считалось незыблемым», — отмечает Поллак.

Влияние открытия

Работы Джеральда Поллака вызвали настоящий сдвиг в современной науке о воде. Его эксперименты положили начало направлению биоэнергетики воды, изучающему, как структурированные слои жидкости участвуют в генерации, хранении и передаче энергии в живых системах. Это направление объединило биофизику, квантовую химию, физику твёрдого тела и медицину, сформировав вокруг себя сеть исследовательских групп в США, Германии, Италии, Швейцарии, Японии, Китае и России.

Сегодня лаборатории, вдохновлённые его идеями, работают над созданием новых биофотонных и энергоёмких систем, в которых вода выступает как активный элемент — аналог полупроводника в живой материи. Исследователи Массачусетского технологического института, Токийского университета, Университета Павии, а также Московского государственного университета и Института биофизики РАН проводят эксперименты, подтверждающие, что зоны исключения способны аккумулировать энергию и передавать её по биологическим структурам. Это открывает перспективы для понимания таких явлений, как фотосинтез, регенерация тканей и электрическая активность клеток.

Его исследования нашли отклик в прикладной медицине, экологии и даже в космических проектах NASA, где изучается поведение воды в микрогравитации и её роль в регенеративных системах жизнеобеспечения.

Ежегодная конференция «Физика, химия и биология воды», основанная Поллаком, превратилась в крупнейший международный форум исследователей воды. На неё съезжаются учёные из десятков стран, среди которых лауреат Нобелевской премии Брайан Джозефсон, биофизики Владимир Воейков, Константин Коротков и Мартин Чаплин, физико-химик Эльмар Фукс и другие. В разные годы в конференции участвовал также лауреат Нобелевской премии Люк Монтанье. На конференциях демонстрируются опыты, подтверждающие роль структурированной воды в живых системах, обсуждаются квантовые аспекты её поведения, биофотонные эффекты и перспективы новых энергетических технологий.

Значение научного пути

Теория Поллака открыла новую страницу в понимании жизни. Она показала, что вода — не пассивный растворитель, а активный элемент живой материи, способный запасать энергию, обеспечивать движение и участвовать в процессах клеточного обмена и передачи информации. Его междисциплинарный подход — соединение инженерии, биофизики, химии и философии — стал примером для нового поколения исследователей.

«Истинный прогресс науки начинается там, где мы перестаём бояться простых вопросов», — говорит ученый.

Его открытия показывают, что даже самое привычное вещество на Земле — вода — скрывает неисчерпаемую глубину, а труд Джеральда Поллака стал одним из ключевых вкладов в развитие биофизики XXI века.