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       一個(gè)80歲的人對(duì)70年前發(fā)生的一些事和當(dāng)時(shí)的一些情景依然清楚地記得，可見大腦中存儲(chǔ)的信息能保留幾十年甚至上百年的時(shí)間。人在漫長的生活過程中，看到許多景象、品嘗過許多食物、和家人及朋友進(jìn)行對(duì)話交流、讀過許多書籍報(bào)刊、游玩過很多地方的山水名勝，這種種的經(jīng)歷情景都在大腦中存儲(chǔ)起來。大腦存儲(chǔ)的信息量非常非常多。

       人的大腦按質(zhì)量計(jì)，水占80％以上。這是人的生物進(jìn)化以及人的成長過程中，為了儲(chǔ)藏記憶信息的需要，大量地吸收水分子參加的結(jié)果。水在大腦存儲(chǔ)記憶信息中起著重要的作用。探索水在大腦中的結(jié)構(gòu)和功能以及它對(duì)存儲(chǔ)信息記憶的作用，了解其化學(xué)本質(zhì)和基礎(chǔ)，是未來化學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容。

       水的結(jié)構(gòu)和水的性質(zhì)密切相關(guān)。氣態(tài)時(shí)，單個(gè)水分子的結(jié)構(gòu)已準(zhǔn)確測(cè)定。O—H鍵長為95．72pm，∠HOH鍵角為104．52°。在冰、水或水合物晶體中，H2O分子的價(jià)電子對(duì)按四面體方向分布。水分子的兩個(gè)H原子指向四面體的兩個(gè)頂點(diǎn)，顯示正電性，而O原子上的兩對(duì)孤對(duì)電子指向四面體的另外兩個(gè)頂點(diǎn)，顯示負(fù)電性，如圖8．2．1所示。水是極性分子，正電性一端常和負(fù)離子或其他分子中的負(fù)電性一端結(jié)合；負(fù)電性一端常和正離子或其他分子中的正電性一端結(jié)合。通常水是通過氫鍵或其他次級(jí)鍵和其他分子中的極性基團(tuán)結(jié)合起來。

       大量地存在于大腦中的水，除起簡(jiǎn)單的作為溶劑的功能外，還將參與組成大腦記憶功能的神經(jīng)器官。

       大腦中有幾千億個(gè)神經(jīng)元，每個(gè)神經(jīng)元中有許多突觸，突觸中含有大量極性基團(tuán)，如—NH2，—COOH，—OH等。水和神經(jīng)元中的極性基團(tuán)通過N—H…O，O—H…N和O—H…O等氫健以及其他次級(jí)鍵組成比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)單元，它既能保護(hù)神經(jīng)元免受其他化學(xué)物種的干擾，又具有特殊的功能傳遞信息、保存信息、將信息通過微小的化學(xué)變化穩(wěn)定地儲(chǔ)存起來，實(shí)現(xiàn)大腦的記憶功能。

       純水中最穩(wěn)定的一種超分子結(jié)構(gòu)型式是水分子通過氫鍵構(gòu)成多面體，其中由20個(gè)H2O分子組成的五角十二面體最為穩(wěn)定。因?yàn)樗奈暹呅蚊嬷袃蓷l邊的夾角為108°，很適合于圖8．2．1中所示的H2O分子中H原子和孤對(duì)電子在空間按四面體形的分布。圖8．2．2示出由20個(gè)H2O分子組成的五角十二面體。

       除五角十二面體外，較穩(wěn)定的多面體還有由24個(gè)H2O分子組成的十四面體。五角十二面體可以和十四面體等多面體共面連接成一維長鏈，或二維平面層型結(jié)構(gòu)或三維骨架型結(jié)構(gòu)。圖8．2．3示出由五角十二面體和十四面體按1：3的比例共面連接形成的三維骨架結(jié)構(gòu)。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中每個(gè)多面體的中心放一個(gè)甲烷（CH4）分子，就是可燃冰的結(jié)構(gòu)，每個(gè)立方晶胞中含46H2O·8CH4。

       神經(jīng)元中的極性基團(tuán)，可和水分子共同組成多面體。圖8．2．4（a）示出神經(jīng)元中的—NH2基團(tuán)代替H2O分子組成的多面體。圖8．2．4（b）示出神經(jīng)元中的—N+H3基團(tuán)替代H2O分子組成的多面體。兩者在胺基和水分子間形成的氫鍵上略有差異。

       氫鍵體系的形成對(duì)于信息的傳遞有重要作用。在電化學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)定離子淌度時(shí)，H+（或H3O+）和OH-兩種離子的淌度要比其他離子的淌度大得多。物理化學(xué)家常用氫鍵體系內(nèi)原子的接力模型來理解，如圖8．2．5所示。

       從圖8．2．4示出的兩種狀態(tài)對(duì)于通過氫鍵接力傳遞H+的能力會(huì)有不同，而且由于這種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也是人腦記憶的一種結(jié)構(gòu)方式。圖8．2．4（a）的結(jié)構(gòu)，具有向神經(jīng)元傳遞信息的功能。當(dāng)受到從左邊來的H+的信息，傳遞到氫鍵O（2）—H…N時(shí)，H脫離O（2），靠近N原子，形成O（2）…H—N氫鍵，即這個(gè)過程使—NH2基團(tuán)變?yōu)?mdash;N+H3，進(jìn)一步使—COOH變?yōu)?mdash;COO-和H+，如圖8．2．4（b）所示。圖（b）所示的結(jié)構(gòu)是一種相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。當(dāng)形成這種結(jié)構(gòu)以后，由于—N+H3已不能再接受H+，即不能再具有從左向右傳遞H+的能力，它只有單向地從右向左傳遞H+的功能。當(dāng)右邊的神經(jīng)元得到H+的信息，H+和—COO-結(jié)合，—N+H3基團(tuán)和O（2）構(gòu)成的O（2）…H—N氫鍵又可以逆向傳遞方式形成O（2）—H…N氫鍵，即恢復(fù)到圖（a）所示的狀態(tài)。這兩種狀態(tài)就像電腦中芯片的一個(gè)元件，由“0”和“1”表示的兩種狀態(tài)。電腦依靠元件的組裝形成芯片，再進(jìn)一步經(jīng)過多種功能的微電子技術(shù)構(gòu)成。人腦中傳遞H+的氫鍵體系元件體積更小，O—H…N的鍵長通常只有0．27mm，通過奇妙的組織，形成性能極高的大腦，進(jìn)行人體的生理活動(dòng)。

       未來的化學(xué)將和生物學(xué)以及信息工程學(xué)等融合在一起探索大腦具有記憶和指揮各種生理活動(dòng)功能的奧秘。

       人體存在著經(jīng)絡(luò)，中醫(yī)根據(jù)經(jīng)絡(luò)的分布和穴位繪制圖形，進(jìn)行針炙按摩，為千百萬人治愈疾病。經(jīng)絡(luò)的存在是經(jīng)過千百萬人實(shí)踐所驗(yàn)證。人體的解剖，至今尚未找到相關(guān)的組織，經(jīng)絡(luò)是擺在當(dāng)今醫(yī)學(xué)界的一大課題。我認(rèn)為人體經(jīng)絡(luò)和上述水的多面體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，是水的多面體連接形成的網(wǎng)絡(luò)和人體中各個(gè)組織器官相互連系，并能通過結(jié)構(gòu)的微小改變傳遞有關(guān)信息的結(jié)果。關(guān)于水分子組成的多面體網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，至今尚未找到有效的方法去探測(cè)闡明，它是未來化學(xué)需要關(guān)注的內(nèi)容。

       回顧近一個(gè)世紀(jì)以來，生命科學(xué)中的許多重大進(jìn)展是在生物物質(zhì)的結(jié)構(gòu)得到闡明以后產(chǎn)生的。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)通過X射線衍射法闡明后，出現(xiàn)了分子生物學(xué)，為在原子、分子水平上闡明生命中的許多作用寞定了基礎(chǔ)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的明，為遺傳學(xué)和基因等生命的基本問題得到了解決?，F(xiàn)在大腦的記憶和經(jīng)絡(luò)作用的化學(xué)結(jié)構(gòu)正有待未來化學(xué)去解決。未來的化學(xué)是什么，它是和生命科學(xué)一起研究解決上述問題的科學(xué)。