Sul piano della fisica sperimentale, un tentativo di approccio al problema della natura fisica delle soluzioni acquose altamente diluite è stato fatto da vari autori mediante l’analisi degli spettri (bande di assorbimento, di emissione o di risonanza di onde elettromagnetiche a diverse frequenze o intensità) ottenuti con le tecniche del Raman-laser, dell’assorbanza nell’infrarosso (I.R.) e soprattutto di risonanza magnetica nucleare (NMR). La NMR è oggi nota soprattutto per le sue applicazioni nella diagnostica per immagini, ma è stata ed è usata soprattutto per studiare atomi e molecole, in quanto permette di indagare il comportamento del nucleo atomico quando sottoposto ad un campo magnetico. Poiché il nucleo ha un momento dipolare, il dipolo può entrare in risonanza con onde elettromagnetiche sufficientemente forti ed ogni tipo di atomo ha una sua particolare frequenza di risonanza. Quindi lo spettro NMR (vale a dire il grafico che riporta i picchi di risonanza) è direttamente correlato alle componenti del campione misurato ed alla "geometria" delle molecole.
Oltre allo spettro, altri parametri che vengono considerati sono i tempi di rilassamento della risonanza (T1, tempo di rilassamento longitudinale; T2, tempo di rilassamento trasversale). Il rilassamento è un parametro complesso risultante dall’interazione magnetica dipolare tra protoni vicini intra- ed intermolecolari, dal movimento molecolare di rotazione e traslazione, dallo scambio di protoni e dalla presenza eventuale di sostanze paramagnetiche (alcuni metalli, ossigeno molecolare, radicali liberi).
O. Weingartner [Weingartner, 1990; Weingartner, 1992] ha mostrato chiaramente che la differenza tra uno spettro NMR del solvente (acqua + etanolo) rispetto ad uno spettro NMR di una soluzione altamente diluita di zolfo (circa 1023 M, quindi vicino al numero di Avogadro) riguarda la intensità dei segnali H2O e OH. L’autore suggerisce che l’abbassamento dei picchi osservato con NMR è indice di un accelerato scambio di protoni. Questo dato può avere molte interpretazioni, ma sembrerebbe essere in accordo con chi attribuisce un importante ruolo al legame idrogeno nell’associazione di molecole d’acqua in modo non casuale.
Variazioni delle caratteristiche di risonanza NMR, ed in particolare dei tempi di rilassamento T1 e T2, in soluzioni altamente diluite di silicio, sono state rilevate anche da un altro gruppo in Francia e pubblicate su una rivista ufficiale di fisica [Demangeat et al., 1992]. In sintesi, è stato osservato che soluzioni di silicio/lattosio, preparate in diluizioni centesimali, presentavano aumento di T1 ed aumento del rapporto T1/T2 se comparate ad acqua distillata o a soluzioni diluite di NaCl. Questo esperimento è importante anche perché in precedenza era stato dimostrato un effetto stimolatorio di alte diluizioni di silicio sui macrofagi peritoneali di topo [Davenas et al., 1987]. Si tratta quindi del primo caso in cui sia stata dimostrata rigorosamente una differenza di natura fisica tra il solvente e l’alta diluizione di un medicamento la cui attività biologica sia stata evidenziata sperimentalmente.
Pare che anche l’analisi spettrofotometrica I.R. consenta di evidenziare cambiamenti fisico-chimici nelle alte diluizioni. Il gruppo di Heinz [citato da Barros and Pasteur, 1977] con tale metodica avrebbe dimostrato che sostanze altamente diluite (oltre il numero di Avogadro) e "dinamizzate" presentano bande di assorbimento allo spettro I.R.; esse non si presentano in soluzioni diluite ma non dinamizzate. Inoltre, secondo tali autori, l’assorbanza I.R. viene eliminata dall’ebollizione, fatto che deporrebbe per una modificazione della struttura fisica del solvente.
Un altro metodo che è stato utilizzato per lo studio delle modificazioni fisiche delle alte diluizioni è l’analisi dello spettro Raman-laser. Quando un raggio laser illumina una sostanza, una piccola parte dei raggi luminosi viene diffusa con lunghezza d'onda diversa rispetto a quella della luce originaria. Esaminando i picchi di emissione di tali raggi di diffusione (effetto Raman) si ottengono informazioni sullo stato fisico (viscosità, distorsioni molecolari, costante dielettrica) del liquido analizzato. È stato riportato [Luu, 1976] che diluizioni di varie piante (ad esempio Aesculus, Bryonia, Rosmarinus) fatte in etanolo al 70 %, modificano lo spettro Raman-laser dell’etanolo, nel senso che provocano un significativo abbassamento dei picchi dello spettro a varie frequenze. Nel caso delle soluzioni più diluite (anche in questo caso, gli autori si sono spinti oltre il numero di Avogadro), l’abbassamento dell’intensità dell’effetto Raman-laser è stato attribuito a un riarrangiamento elettrostatico dell’ambiente molecolare.
Bisogna comunque precisare che gli ultimi due lavori spettroscopici citati non sono comparsi su riviste internazionali di primo piano. In ogni caso, è interessante il fatto che molto recentemente sono comparsi lavori sulla rivista Science [Liu et al., 1996; Gregory et al., 1997] che dimostrano sia teoricamente che sperimentalmente con tecniche spettroscopiche (vibration-rotation-tunneling) l’esistenza dei clusters di molecole d’acqua in forme di trimeri, tetrameri, pentameri e esameri. Tali aggregati molecolari possono avere diversi dipoli elettrici e minimi di energia, quindi diverse configurazioni spaziali (un esempio è riportato in figura 26).
