لطالما شكل الماء مادة استثنائية حيرت العلماء لعقود طويلة، ليس فقط لكونه عصب الحياة، بل لسلوكه الفيزيائي الذي يخالف معظم السوائل المعروفة. واليوم، يبدو أن العلم اقترب من حل هذا اللغز بفضل تقنيات الذكاء الاصطناعي التي قدمت أقوى دليل حتى الآن على وجود حالتين سائلتين للماء.
لماذا يعتبر الماء مادة شاذة؟
على عكس السوائل التي تزداد كثافتها مع انخفاض درجات الحرارة، يمتلك الماء خصائص فريدة؛ فهو يبلغ أقصى كثافة له عند 4 درجات مئوية، ثم يبدأ بالتمدد عند تبريده أكثر، وهو ما يفسر طفو الجليد على السطح. بالإضافة إلى ذلك، يتميز الماء بقدرة عالية على مقاومة تغيرات الحرارة، وسلوك غير معتاد في لزوجته.
فرضية الحالتين والذكاء الاصطناعي
لطالما افترضت فرضية الحالتين وجود شكلين مختلفين للماء يتبادلان التحول باستمرار، إلا أن إثبات ذلك كان تحدياً تقنياً كبيراً. ولتجاوز هذه العقبة، استخدم فريق من الباحثين -بمشاركة جامعة مدينة هونغ كونغ- أساليب التعلم العميق غير الخاضع للإشراف.
قام الباحثون بمحاكاة حاسوبية واسعة النطاق شملت حركة مئات الآلاف من جزيئات الماء، مما أنتج ملايين نقاط البيانات. ومن خلال تحليل هذه البيانات، تمكن نظام الذكاء الاصطناعي من رصد أنماط دقيقة تشير إلى انتقال الجزيئات بين بنية عالية الكثافة وبنية أخرى منخفضة الكثافة.
نتائج غير مسبوقة
أظهرت الدراسة أن عملية التحول بين الحالتين ليست ثابتة، بل تعتمد على الظروف المحيطة:
- في الظروف العادية: تسلك الجزيئات مساراً بسيطاً يعبر حاجز طاقة واحداً.
- في ظروف معينة: تتخذ الجزيئات مساراً أكثر تعقيداً يمر عبر عدة حواجز طاقة قبل اكتمال التحول.
آفاق مستقبلية
يؤكد الباحثون أن هذا الاكتشاف يتجاوز مجرد فهم طبيعة الماء، ليمتد إلى فهم أعمق للعمليات البيولوجية والكيميائية التي تحدث في بيئة مائية داخل أجسامنا. ففهم البنية الجزيئية للماء قد يسهم مستقبلاً في تفسير كيفية تفاعل البروتينات والأدوية، مما يفتح أبواباً جديدة في مجالات الطب والصيدلة.
ورغم هذه النتائج الواعدة، يشير الفريق العلمي إلى أن تأكيد هذه الآلية بشكل مباشر في الماء الحقيقي لا يزال يتطلب تطوير تقنيات تجريبية أكثر دقة وحساسية في المستقبل.
