Física del Agua Sub-Nano por Dan Nelson
Para comprender la tecnología empleada en la producción de un agua superior para la hidratación, compuesta enteramente de partículas subnanométricas, se debe comenzar con una discusión sobre la termodinámica. La ciencia de la termodinámica implica el movimiento del calor; la transformación reversible del calor en otras formas de energía, como la energía mecánica. La primera ley de la termodinámica trata sobre la conservación de la energía. Cuando cualquier cantidad de energía desaparece en un lugar o bajo un conjunto específico de condiciones, una cantidad equivalente de energía debe aparecer en otro lugar del mismo sistema, incluso si se convierte en una forma diferente de energía. La energía nunca puede simplemente desaparecer, debe conservarse. Comúnmente conocida como el principio de entropía, la segunda ley de la termodinámica es la degradación de la energía total en un sistema.
Un ejemplo sería la observación de que la energía, en forma de calor, siempre fluye de un cuerpo de mayor temperatura a uno de menor temperatura. Normalmente, la entropía sería una variable macroscópica que describe una propiedad a granel de la materia; una medida cuantitativa de cuán desorganizado (degradado) está un sistema físico. Así que la segunda ley dice: para cualquier sistema cerrado, la entropía (magnitud de la desorganización) siempre aumenta. James Clerk Maxwell, un físico escocés, desarrolló una teoría cinética de los gases en 1859, basada en promedios estadísticos. Su método permitía predecir las propiedades macroscópicas de un volumen de moléculas de gas a partir de un modelo microscópico. Esto condujo a la importante distribución de velocidades probables de las moléculas de gas, basada en su modelo, que es el rango de velocidades o cómo toda la colección de moléculas se desvía del promedio cinético.
La velocidad probable de una molécula de gas aleatoria podría calcularse asumiendo que se cumplen tres condiciones. Son:
1. Las partículas son mutuamente independientes entre sí.
2. Las partículas interactúan aleatoriamente sin dirección preferente.
3. Las partículas pueden moverse uniformemente en el espacio.
Menos de dos décadas después, el trabajo de Maxwell inspiró a Ludwig Boltzmann a aplicar cálculos de probabilidad estadística a cualquier colección de partículas que cumpliera los mismos tres criterios condicionales. Sin embargo, Boltzmann aclara y amplía la segunda ley formalizando el teorema de la equipartición de la energía, que, en virtud de la base probabilística del teorema, convierte a Boltzmann en el padre de la "mecánica estadística". Su visión sobre la energía fue que se compartiría por igual entre todos los grados de libertad cuando el sistema alcanzara el equilibrio termodinámico. En otras palabras, un sistema molecular existe inicialmente en un estado menos probable y luego se acerca a un estado más probable cuando se agita por calor o vibración mecánica hasta que alcanza el equilibrio térmico, su estado más probable; la entropía está ahora al máximo.
A través del razonamiento lógico, apoyado matemáticamente, es obvio que la ley de aumento de la entropía es estadística, no absolutamente cierta. Entonces, ¿cómo se aplica la información anterior a nuestro tema del agua sub-nano? De hecho, ¿qué importancia tienen estas ideas para cualquier colección dada de partículas de agua? Un análisis cuidadoso de las propiedades y características únicas del agua sugiere fuertemente que la estructura interna y la mecánica son muy diferentes a las de un gas. El agua no podría ser una colección aleatoria de moléculas independientes. Tiene propiedades de transferencia de calor y características de densidad muy diferentes a las moléculas de oxígeno, moléculas de nitrógeno, dióxido de carbono o cualquier mezcla conocida de átomos de gas o compuestos moleculares.
La conclusión ineludible es la siguiente: el agua no se ajusta a las dos primeras de las tres condiciones computacionales de Maxwell y Boltzmann para una colección aleatoria y mutuamente independiente de partículas. ¿Por qué es así? Fundamentalmente, las moléculas de agua, compuestas por un oxígeno y dos átomos de hidrógeno, están estructuradas con un ángulo de enlace entre el oxígeno y los dos hidrógenos de 104,5 grados. Esto es cierto para una molécula independiente en su estado fundamental probable. Este ángulo de enlace hace que cada molécula de agua sea bipolar con una estructura de carga prominente negativa-positiva. Como entidades polarizadas negativa y positivamente, estas moléculas poseen ahora una tendencia ineludible a interactuar entre sí. Esta unión molecular múltiple posterior obedece a principios científicos bien comprendidos y forma estructuras estables y simétricas.
Por lo tanto, el agua existe, no como moléculas mutuamente independientes, sino como estructuras polimoleculares (partículas) a las que se hace referencia apropiadamente como poliedros. Bajo la gran mayoría de las condiciones existentes, particularmente el flujo laminar (es decir, el movimiento a través de sistemas de tuberías o acuíferos subterráfanos confinados), el agua experimenta fluctuaciones termodinámicas negativas. Las moléculas de agua, bajo estas condiciones termodinámicamente degradantes, cambian su ángulo de enlace a 109 grados con un cambio inmediato en la geometría poliédrica. La nueva geometría deriva de una partícula construida con más de 160 moléculas de agua que se asemeja a una cúpula geodésica con una cuadrícula de polígonos regulares que definen la superficie. Los poliedros poseen un diámetro de aproximadamente una micra (una millonésima de metro).
Entre el 95% y el 98% de todos los poliedros en cualquier cantidad a granel de agua superficial o intercrustal existirán en la configuración de micrones de mayor probabilidad. El 2% al 5% restante del total de poliedros se encuentran en un estado de menor probabilidad y existen como un poliedro de tamaño nanométrico (milmillonésima de metro) con moléculas unidas en un ángulo de 114 grados. Ahora, ¿recuerda la última vez que vio un arco iris en el cielo, un parhelio o la luz solar atravesando cristales de hielo suspendidos en la atmósfera? Piense en las propiedades reflectantes y refractivas del agua. Ya sea en su fase líquida (no condensada) o sólida (condensada), el agua es un medio cristalino compuesto por estructuras cristalinas poliédricas. El agua es técnicamente un cristal en cualquier fase de su existencia.
A diferencia de otros cristales, el agua en su fase no condensada tiene una estructura reticular móvil, a diferencia de una reticular estacionaria, que adquiere en su fase condensada. Como vapor, el agua existe en pequeñas cantidades a granel de poliedros. Sin embargo, sigue siendo cristalina cuando se suspende atmosféricamente en su fase no condensada o condensada. Los poliedros de agua son marginalmente más independientes de sus vecinos que las moléculas unidas a las propias estructuras poliédricas. Por consiguiente, no existe la independencia y la aleatoriedad de movimiento en grandes cantidades de agua que existe en los gases y en otros líquidos. Las fuerzas cohesivas son lo suficientemente grandes como para mantener los poliedros muy cerca, con una separación de 4 a 70 micras, dependiendo de la energía cinética (movimiento-temperatura) adquirida por el sistema a granel.
El posicionamiento proximal une los poliedros en un estado perpetuo de movimiento vortical. Como rodamientos de bolas rodando unos sobre otros y, sin embargo, sin poder desviarse mucho, debido al intercambio mutuo de fuerza atractiva, los poliedros están eternamente unidos en una danza giratoria. El movimiento vortical de entidades unidas por fuerza (particularmente poliedros tridimensionales simétricos) es un concepto crítico en vista de las propiedades únicas que posee el agua. ¡El ángulo de enlace de las moléculas de agua y su resultante geométrica están dictados por la energía! Sin embargo, la energía derivada del calor y la presión no es el determinante del ángulo de enlace. Expresaré esto de una manera alternativa para mayor claridad y énfasis. Las fluctuaciones termodinámicas normales relacionadas con la temperatura no son responsables de determinar el ángulo de enlace de oxígeno a hidrógeno de la molécula de agua básica.
El ángulo de enlace, a priori, geometriza el agua en poliedros. La cinética térmica y la presión simplemente determinan una disminución de la entropía, en cuyo punto los poliedros cesan el movimiento vortical y se mueven a una estructura reticular estática formando hielo (agua en su fase condensada), o un aumento de la entropía y la velocidad vortical hasta que la cavitación facilita el escape de los poliedros de la superficie en el punto de ebullición. Las moléculas de agua extraen energía directamente del espacio de vacío. Piense en un medio de vacío como un pozo ilimitado de energía y en los poliedros de agua unidos por cohesión como la bomba. El principio relativista detrás de esto es simple: la materia le dice al espacio cómo curvarse y el espacio le dice a la materia cómo moverse. A medida que las partículas de masa extraen energía del vacío, el vacío se convierte en el determinante vectorial del movimiento del producto a granel.
Piense en esto como termodinámica cuántica, donde hay libertad de movimiento uniforme en el espacio con restricciones impuestas por la geometría de quinta dimensión del espacio de vacío. La geometría de dimensiones superiores implica grados exagerados de curvatura. Con esta información en mente, ¿cómo se crea el agua sub-nano? Para empezar, no surgirá espontáneamente en "condiciones normales". Según las leyes de la mecánica cuántica, a nivel cuántico hay reversibilidad temporal: las cosas pueden suceder en cualquier dirección. La flecha del tiempo apunta en cualquier dirección para las entidades a escala atómica/molecular. A nivel micro, nada parece tener preferencia por un movimiento del tiempo sobre el otro. El movimiento temporal hacia adelante o hacia atrás es irrelevante para una partícula en el mundo cuántico. Esto requiere que abandonemos nuestro pensamiento en términos de termodinámica química (cinética) y nos centremos estrictamente en términos de termodinámica cuántica.
¡La entropía puede aumentar en un sistema "abierto"! Un ejemplo sería la deposición ordenada de iones en una red cristalina. El crecimiento manifiesto del orden representa una entropía disminuida; es decir, un estado de menor probabilidad. El agua disfruta del estatus de ser un sistema "abierto" en su fase líquida. La transferencia de calor disminuye la entropía en el agua al cambiarla a una fase condensada mediante la deposición de poliedros en la red de hielo o el patrón fractal altamente ordenado de un copo de nieve. Los tres estados del agua representan lo que se consideraría estados cuánticos altamente improbables pero coherentes que implican la reestructuración de las partículas moleculares cristalinas del agua en estructuras mucho más altamente ordenadas. Sostener y crear estas estructuras altamente coherentes es la función propietaria de la termodinámica cuántica. El agua, como sistema "abierto", es exponencialmente susceptible al estado cuántico del medio de vacío, a menudo denominado energía de punto cero.
Llevar cualquier agua pura a un estado cuántico coherente superior y mantenerla allí requiere la manipulación de la termodinámica cuántica. Este tipo de ingeniería cuántica se logra con un láser único que en realidad produce una onda de partícula con tiempo invertido. Técnicamente, esta es una onda de partícula virtual que se ejecuta en el extremo ultravioleta cercano del espectro. Este láser tiene un mayor grado de coherencia de fase (en un factor de 100) que un láser EM convencional, sin importar dónde se esté ejecutando el láser EM en el espectro electromagnético. El láser virtual impone coherencia (estructura) en el medio de vacío alrededor y a través de un volumen dado de agua y rota la energía del vacío hacia las moléculas de agua fundamentales, determinando así la geometría y el tamaño de los poliedros de agua.
A medida que la entropía disminuye (la energía con tiempo invertido siempre hace que la termodinámica funcione en sentido inverso), el agua expresa esto físicamente reorganizando partículas y estructuras fundamentales para adquirir un estado cuántico coherente superior. Las estructuras moleculares saltan del estado inferior (más probable) en etapas cuantificadas matemáticamente predecibles con diferentes formas cristalinas de tamaño progresivamente menor. Esta tecnología ha logrado reducir las partículas de tamaño micrométrico a menos de nanómetros de diámetro. En conclusión, los poliedros de tamaño micrométrico no son propicios para ser transportados a través de la membrana celular. Mientras que los poliedros subnanométricos son perfectamente eficientes (100%) para atravesar la pared de la membrana y, por lo tanto, representan el transporte más eficiente de cualquier nutriente o medicamento al interior de la célula.
Cualquier ángulo de enlace inferior a 104,5 grados no está permitido. Un ángulo de enlace de 145 grados o más representa la ruptura de las propiedades bipolares de la molécula.
Este autor no está de acuerdo con la sabiduría convencional con respecto al efecto Coriolis. El par de rotación del agua que gira por el desagüe de su tubería puede, en efecto, derivar de las mismas fuerzas responsables del movimiento vortical interno del agua.