Вода может быть двумя жидкостями одновременно — исследование

Доказательства удалось найти с помощью машинного обучения.

Вода может быть устроена сложнее, чем кажется на первый взгляд. Ученые давно предполагали, что на молекулярном уровне она ведет себя как смесь двух жидкостей с разной плотностью. Теперь исследователи сообщили, что с помощью ИИ нашли молекулярные признаки таких переходов.

В отличие от большинства жидкостей, вода при охлаждении сначала становится плотнее, но после примерно 4 градусов Цельсия начинает терять плотность. У воды есть и другие аномалии: она необычно хорошо удерживает тепло, а ее вязкость при некоторых условиях работает не так, как у похожих жидкостей.

Одна из возможных причин — так называемая модель двух состояний. Согласно ей, молекулы воды постоянно перестраиваются между двумя локальными структурами: более плотной и более рыхлой. Доказать это сложно, потому что речь идет о мельчайших изменениях в огромном числе молекул.

Ученые из Городского университета Гонконга попытались решить задачу с помощью машинного обучения. Исследователи провели симуляции молекулярной динамики воды, отследив движение и взаимодействие сотен тысяч молекул; затем эти данные проанализировал ИИ, обученный искать определенные закономерности.

В результате ИИ смог подтвердить гипотезу и выделить ключевые параметры, описывающие переход молекул из одного состояния в другое. По словам исследователей, без ИИ такой анализ мог бы занять около 10 лет.

Теперь ученые намерены подтвердить выводы нейросети с помощью экспериментов с реальной водой. Но для этого, видимо, придется разработать новые высокочувствительные методы наблюдения.