18.03.2005 · Molekülbindungen sind nur Billiardstelsekunden lang stabil - aber besitzt Wasser trotzdem ein Erinnerungsvermögen? Während Homöopathen davon fest überzeugt sind, ist die Frage bei Wissenschaftlern höchst umstritten.
Von Manfred Lindinger
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Hohe Dynamik der Moleküle: Wasser
Besitzt Wasser ein Erinnerungsvermögen? Während Homöopathen davon fest überzeugt sind - schließlich begründen sie damit die Wirkungsweise ihrer Medikamente -, ist die Frage bei Wissenschaftlern höchst umstritten.
Zu rasch, so das Argument der Forscher, ändere sich die Anordnung der Wassermoleküle untereinander, als daß irgendwelche Informationen etwa von potentiell vorhandenen Wirkstoffen dauerhaft in den Molekülbindungen gespeichert werden könnten.
Technische Unzulänglichkeiten
Tatsächlich laufen diese dynamischen Prozesse in der Flüssigkeit noch schneller ab als bislang angenommen, wie Wissenschafter des Max-Born-Instituts in Berlin-Adlershof und von der University of Toronto jetzt herausgefunden haben. Ihr Ergebnis: Wasser ist eine der vergeßlichsten Flüssigkeiten überhaupt. Wasser läßt sich am besten mit einem ungeordneten Netzwerk von Molekülen vergleichen, das durch schwache chemische Bindungen, sogenannte Wasserstoffbrücken, zusammengehalten wird.
Im flüssigen Zustand unterliegt das Gefüge ständigen Fluktuationen, wobei die Wasserstoffbrücken fast so schnell wieder aufbrechen, wie sie sich bilden. Trotz intensiver Forschungsaktivitäten ist über die Dynamik der Wassermoleküle, die im wesentlichen auf der Femtosekundenskala (eine Femtosekunde entspricht einer milliardstel Sekunde) abläuft, nur vergleichsweise wenig bekannt, nicht zuletzt aufgrund technischer Unzulänglichkeiten bei der Probenpräparation.
Schwingungen im Wasser
Die Forscher um Thomas Elsaesser haben bei ihren Versuchen nun alle Kniffe der Experimentierkunst aufgeboten. Sie richteten einen feinen gepulsten Laserstrahl auf einen dünnen Wasserfilm, der in einer speziellen, etwa einen halben Mikrometer dicken Probenkammer isoliert war. Da die Lichtblitze nur 70 Femtosekunden dauerten, wurden die Moleküle lokal zu Streckschwingungen angeregt, bei der sich jeweils ein Wasserstoffatom und ein Sauerstoffatom gegeneinander bewegten.
Die Forscher wollten nun herausfinden, wie lange diese Schwingungen im Wasser erhalten blieben. Zu diesem Zweck schickten Elsaesser und seine Kollegen jedem Laserblitz einen weiteren, zeitlich verzögerten Lichtpuls hinterher. Dieser wurde abhängig vom Schwingungsverhalten der Moleküle auf unterschiedliche Art und Weise reflektiert.
Lebensdauer einer Wasserstoffbrücke
Wie die Forscher in der Zeitschrift "Nature" (Bd. 434, S. 199) berichteten, waren in den aufgenommenen Spektren die Streckschwingungen nach einer Zeitspanne von nur 50 Femtosekunden nicht mehr nachweisbar. Zum Vergleich: In dieser Zeit legt das sichtbare Licht eine Distanz von wenigen Mikrometern zurück.
Das Ergebnis ist überraschend, herrschte doch bislang die Meinung vor, Streckschwingungen zwischen den Atomen der Wassermoleküle würden mindestens eine Größenordnung langsamer abklingen. Zumal die typische Lebensdauer einer Wasserstoffbrücke immerhin tausend Femtosekunden beträgt.
Die leidliche Diskussion
Die Ursache für die beobachtete schnelle Dämpfung der Oszillationen sind offenkundig die lockeren Bindungen der Wasserstoffbrücken, die es ermöglichen, daß die Wassermoleküle rotieren und kippen, wodurch sie ständig ihre relative Orientierung verändern. Gleichzeitig wird eine anfänglich lokale Schwingung auf die Nachbarmoleküle übertragen.
Das Ergebnis der deutsch-kanadischen Versuche untermauert abermals die Erkenntnis, daß Wasser kein bleibendes Gedächtnis an einmal gelöste Wirkstoffe haben kann, auch bei homöopathischer Verdünnung, wenn also rein rechnerisch kein Fremdmolekül mehr in der Flüssigkeit vorhanden ist. Doch werden sie die leidliche Diskussion um das Erinnerungsvermögen von Wasser nicht beenden.
Nicht statistisch abgesichert
Erst vor knapp zwei Jahren trat der Schweizer Chemiker Louis Rey mit einem gegenteiligen Ergebnis an die Öffentlichkeit. Er hatte in einer homöopathisch verdünnten Eisprobe ein schwaches optisches Signal nachgewiesen, das angeblich von einer bestimmten Wasserstoffbrückenbindung stammte, das die Erinnerung an ein ursprünglich gelöstes Chlorid gespeichert hatte.
Kritiker bemängelten, daß die Studien nicht statistisch abgesichert ausgeführt wurden. Und bis heute konnte Reys Ergebnis nicht verifiziert werden.
