Schwebendes Wasser

Wasser - eine klare Sache - aber nicht für die Wissenschaft. Bis heute ist nicht geklärt, wie Wasser aufgebaut ist. Mehr als 60 Anomalien kennen Forscher - ob Siedepunkt, Schmelzpunkt oder Oberflächenspannung.

Einem weiteren ungelösten Phänomen sind Grazer Forscher nun auf der Spur: Der schwebenden Wasserbrücke. Das Experiment ist gefährlich: Zwei Wasserbecher werden mit hochreinem Wasser unter Hochspannung gesetzt - zunächst entsteht ein Funke - das Wasser kriecht den Becherrand nach oben - und dann bildet sich die Brücke - sie hält und hält und hält - erst bei zweieinhalb Zentimeter Abstand reißt die Verbindung. Das Erstaunliche: Das Wasser fließt in beide Richtungen - doch das ist noch nicht alles:

Wasserbrücke mit Hochgeschwindigkeitskamera gefilmt

Elmar Fuchs, Chemiker, TU Graz: "Weiters ist für uns faszinierend, dass diese Brücke schwingt, und zwar schwingt sie in unterschiedlichen Zeitskalen. Was man mit freiem Auge betrachten kann ist eine Schwingung im niederen Hertzbereich, mit der Hochgeschwindigkeitskamera können sie Oberflächenwellen sehen, die mit ungefähr 300 Hertz schwingen und wenn man noch genauer hinsieht dann sieht man Phänomene innerhalb der Brücke, die sich mit ungefähr 3.000 Hertz hin und her bewegen."

Die Schwingungen halten die Brücke offenbar stabil. Bringt man etwa Wassertropfen zum Schwingen, kommen plötzlich geometrische Formen zum Vorschein. Hochkomplex und pulsierend, je nach Schwingungszahl. Spannender Zusammenhang: Wassertropfen organisieren sich in einer Form, die nahezu ident ist mit der von Einzellern - ein Rätsel für die Wissenschaft.

Wasser kann aber auch zerstörerische Eigenschaften entwickeln. Unter hohem Druck bilden sich so genannte Kavitationströpfchen, die härter als Stahl sind und eiserne Schiffschrauben zerstören.

Doch zurück in das Forschungslabor der Grazer Wissenschafter, die das Rätsel der schwebenden Wasserbrücke lösen wollen.

Elmar Fuchs: "Unseren nächsten Schritte sind, die Dynamik zu verstehen. Wir wissen, dass Wasser transportiert wird und zwar in beide Richtungen - nicht immer gleich schnell. Wir würden uns sehr dafür interessieren, wie fließt das Wasser - fließt es nebeneinander, fließt es in zwei ineinander gestellten Zylindern, gibt es andere Mechanismen, das Problem ist, dass die Brücke sehr schnell instabil wird, sobald man Farbstoffe dazugibt um das zu visualisieren."

Die Thermokamera zeigt: die Brücke erhitzt sich stark, doch wie die Temperatur die Fließrichtung beeinflusst, können die Forscher noch nicht erklären.

Weiters haben die Forscher Dichtegrade gemessen, die man in flüssigem Wasser bisher für unmöglich hielt.

Elmar Fuchs: "Wir konnten feststellen, das Schnellste, das sich innerhalb der Brücke bewegt, sind die Dichtegradienten im Wasser. Das heißt Dichteunterschiede rasen durch die Brücke in beide Richtungen und das kann man visualisieren, weil diese Dichtegradienten die optische Wirkung von Sammellinsen haben. Das heißt, sie drehen ein Bild, das hinter ihnen steht, um, wenn es außerhalb der einfachen Brennweite ist."

Was kompliziert klingt, macht der Versuchsaufbau mit roter und blauer Folie deutlich: Blaue Teile wandern in den roten Bereich und rote in den blauen.

Zellbiologen vermuten, dass dieses Phänomen der schwebenden Brücke eine wesentliche Rolle spielt bei ganz alltäglichen Vorgängen in unserem Körper.

Elmar Fuchs: "Sie haben in ihren Körperzellen lokal sehr, sehr hohe Spannungsdifferenzen, das geht bis in die Millionen Volt! Lokal – sehr, sehr klein. Wir wissen, dass sich Wasser in der Nähe der Zellwände hochrein organisieren kann. Das heißt wir hätten sogar das hochreine Wasser, das wir in der Brücke haben, eventuell in unserem Körper. Dadurch haben wir dann Potentialdifferenzen, die es sowieso gibt in unserem Körper und hochreines Wasser, d.h. dieselbe Situation die wir in unserer Brücke haben - in unserem Körper. Dadurch könnte es sein, dass dieselben Phänomene wie bei unserer Brücke - mikroskopisch klein - eine große Rolle in unserer Biologie spielen."

Das heißt: Kommunikation und Stoffwechsel der menschlichen Zellen könnten nach demselben Prinzip funktionieren wie die schwebende Brücke. Die Experimente und Untersuchungen der TU Graz könnten sensationelle Einblicke in die Zellbiologie des Menschen geben. Vielleicht sogar mithelfen, Phänomene wie die Homöopathie oder Wasserbelebung aufzuklären. Noch ist man aber davon weit entfernt.

Elmar Fuchs: "Man darf nicht vergessen, dass der Glaube wir wüssten schon alles, die Wissenschaft kennt schon alle Phänomene der Natur ja ein Irrglaube ist. Das haben viele Leute zu jeder Zeit zu jedem Wissenstand der Wissenschaft geglaubt und diese Menschen haben sich immer geirrt. Die Leute haben schon vor 50 oder 100 Jahren geglaubt, wir sind am Ende unserer Weisheit. Wir werden es niemals sein - wir werden uns dem immer nur nähern. Daher ist es nur erfreulich wenn wir heutzutage Entdeckungen machen, auch bei einem so alltäglichen Element wie Wasser - ich sehe das als große Herausforderung."