ОБЩЕЕ УРАВНЕНИЕ ОСМОТИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ

Смолин Ю. Н.
Институт экологии человека РАТН, Москва
В рамках физической модели нерегулярной структуры растворов типа двухжидкостной модели Ландау для сверхтекучего гелия предложено общее уравнение состояния осмотической ячейки, не содержащее в качестве условия достижения нулевого нетто-потока растворителя через мембрану требования изотермичности омывающих ее растворов. В отличие от формулы Вант-Гоффа, справедливой именно для этого случая, наше уравнение дает не одно, а три значения стационарного осмотического давления (ОД). Характеристика поток-давление имеет падающий участок, вследствие чего в ячейке возникают синхронные колебания температуры и ОД. Экспериментальная проверка уравнения показала, что для растворов низкомолекулярных веществ (НВ) максимальное отношение стационарных значений ОД достигало двух порядков, уменьшаясь с повышением плотности осмотически активных частиц до величины порядка единицы в случае глобулярных макромолекул (например, гемоглобина). Период основной моды обнаруженных при этом колебаний ОД, в зависимости от мол. веса растворенных веществ, составлял от десятков секунд до 1 часа и более (околочасовой ритм). На характер колебаний сильно влияли внешние физико-химические факторы, прежде всего температура Т и механические воздействия. Эти данные хорошо согласуются с описанными в литературе колебаниями локальной структуры растворов белков и НВ (Черников, 1986; 1990), т.к. гидратированные частицы образуют в той или иной мере синхронизированный ансамбль осмотических микроячеек. Предложенное уравнение осмотического состояния необычно тем, что оно содержит фундаментальные константы (постоянные Планка, Больцмана, тонкой структуры и др.), выведенные из "первых принципов" геометродинамики и потому имеющие ясный физический смысл. Становится понятной глубокая общность механизмов макроскопических квантовых явлений в клетке и сверхтекучей жидкости (термоосмотических автоколебаний, сопряженного с ними переноса веществ против градиента концентрации и фонтанирования жидкого гелия вблизи критической Т). Сравнительный анализ следствий из уравнения и теории звездных пульсаций (Дж.П. Кокс, Теория звездных пульсаций, М., "Мир", 1983) приводит к выводу о гравитационной природе колебаний ОД и Т и макроскопических флуктуаций параметров в осмотических ячейках самого разного уровня организации.