Интересные открытия в мире науки. Прощание с «Кассини»

Практически каждый, кто интересуется историей развития науки, техники и технологий - хоть раз в своей жизни задумывался над тем, каким путем могло бы пойти развитие человечества без знания математики или, например, не будь у нас такого необходимого предмета как колесо, ставшего чуть ли не основой развития человечества. Однако зачастую рассматриваются и удостаиваются внимания лишь ключевые открытия, в то время как открытия менее известные и распространенные порой попросту не упоминаются, что, впрочем, не делает их незначительными, ведь каждое новое знание дает человечеству возможность забраться на ступеньку выше в своем развитии.

XX век и его научные открытия превратился в настоящий Рубикон, перейдя который, прогресс ускорил свой шаг в несколько раз, отождествляя себя со спортивным болидом за которым невозможно угнаться. Для того, что бы сейчас удержаться на гребне научной и технологической волны, необходимы не дюжие навыки. Конечно, можно читать научные журналы, различного рода статьи и работы ученых, которые бьются над решением той или иной задачи, однако даже в этом случае угнаться за прогрессом не получится, а стало быть остается наверстывать упущенное и наблюдать.

Как известно, для того, что бы смотреть в будущее, необходимо знать прошлое. Поэтому сегодня речь пойдет именно о XX веке, веке открытий, который изменил образ жизни и окружающий нас мир. Стоит сразу отметить, что это не будет список лучших открытий века или какой-либо иной топ, это будет краткий осмотр части тех открытий, которые изменяли, а возможно и изменяют мир.

Для того, что бы говорить об открытиях, следует охарактеризовать само понятие. За основу возьмем следующее определение:

Открытие - новое достижение, совершаемое в процессе научного познания природы и общества; установление неизвестных ранее, объективно существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира.

Топ 25 великих научных открытий XX века

1. Квантовая теория Планка. Он вывел формулу, определяющую форму спектральной кривой излучения и универсальную постоянную. Открыл мельчайшие частицы – кванты и фотоны, с помощью которых Эйнштейн объяснил природу света. В 20-х годах Квантовая теория переросла в квантовую механику.
2. Открытие рентгеновского излучения – электромагнитное излучение с широким диапазоном длин волн. Открытие Х-лучей Вильгельмом Рёнтгеном сильно повлияло на жизнь человека и сегодня без них невозможно представить современную медицину.
3. Теория относительности Эйнштейна. В 1915 году Эйнштейн ввел понятие относительности и вывел важную формулу, связавшую энергию и массу. Теория относительности объяснила суть гравитации – она возникает вследствие искривления четырехмерного пространства, а не результате взаимодействия тел в пространстве.
4. Открытие пенициллина. Плесневый гриб Penicillium notatum, попадая к культуре бактерий, вызывает полную их гибель – это было доказано Александром Флеммингом. В 40-х годах был разработана производственная , который в дальнейшем стал выпускаться в промышленном масштабе.
5. Волны де Бройля. В 1924 году было выяснено, что корпускулярно-волновой дуализм присущ всем частицам, а не только фотонам. Бройль представил их волновые свойства в математическом виде. Теория позволила развить концепцию квантовой механики, объяснила дифракцию электронов и нейтронов.
6. Открытие структуры новой спирали ДНК. 1953 году была получена новая модель строения молекулы, путем объединения сведений рентгеноструктурного Розалин Франклин и Мориса Уилкинса и теоретических разработок Чаргаффа. Ее вывели Френсис Крик и Джеймс Уотсон.
7. Планетарная модель атома Резерфорда. Он вывел гипотезу о строении атома и извлек энергию из атомных ядер. Модель объясняет основы закономерности заряженных частиц.
8. Катализаторы Циглера-Ната. В 1953 году они осуществили поляризацию этилена и пропилена.
9. Открытие транзисторов. Прибор, состоящий из 2-х p-n переходов, которые направлены навстречу друг другу. Благодаря его изобретению Юлием Лилиенфельдом, техника начала уменьшаться в размерах. Первый действующий биполярный транзистор в 1947 представили Джон Бардин, Уильям Шокли и Уолтер Браттейн.
10. Создание радиотелеграфа. Изобретение Александра Попова с помощью азбуки Морзе и радиосигналов впервые спасло корабль на рубеже 19 и 20 веков. Но первым запатентовал аналогичное изобретение Гулиельмо Марконе.
11. Открытие нейтронов. Эти незаряженные частицы с массой, немного большей, чем у протонов позволили без препятствий проникать в ядро и дестабилизировать его. Позже было доказано, что под воздействием этих частиц ядра делятся, но возникает еще больше нейтронов. Так была открыта искусственная .
12. Методика экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Эдварс и Стептоу придумали, как извлечь из женщины неповрежденную яйцеклетку, создали в пробирке оптимальные для ее жизни и роста условия, придумали, как ее оплодотворить и в какое время вернуть обратно в тело матери.
13. Первый полет человека в космос. В 1961 году именно Юрий Гагарин первым осуществил этот , ставший реальным воплощением мечты о звездах. Человечество узнало, что пространство между планетами преодолимо, и в космосе могут спокойно находиться бактерии, животные и даже человек.
14. Открытие фуллерена. В 1985 году учеными была открыта новая разновидность углерода – фуллерен. Сейчас из-за своих уникальных свойств он используется во многих приборах. На основе этой методики, были созданы нанотрубки из углерода – скрученные и сшитые слои графита. Они показывают самые разнообразные свойства: от металлических до полупроводниковых.
15. Клонирование. В 1996 ученым удалось получить первый клон овцы, названной Долли. Яйцеклетку выпотрошили, вставили в нее ядро взрослой овцы и подсадили в матку. Долли стала первым животным, которому удалось выжить, остальные эмбрионы разных животных погибли.
16. Открытие черных дыр. В 1915 году Карлом Шварцшильдом была выдвинута гипотеза о существовании , гравитация которой настолько велика, что ее не могут покинуть даже объекты, движущиеся со скоростью света - черных дыр.
17. Теория . Это космологическая общепринятая модель, в которой описано ранее развитие Вселенной, находившейся в сингулярном состоянии, характеризующемся бесконечной температурой и плотностью вещества. Начало модели было положено Эйнштейном в 1916 году.
18. Открытие реликтового излучения. Это космическое микроволновое фоновое излучение , сохранившееся с начала образования Вселенной и равномерно ее заполняющее. В 1965 году его существование было экспериментально подтверждено, и оно служит одним из основных подтверждений теории Большого взрыва.
19. Приближение к созданию искусственного интеллекта. Это технология создания интеллектуальных машин, впервые получившая определение в 1956 году Джоном Маккарти . Согласно ему, исследователи для решения конкретных задач могут использовать методы понимания человека, которые биологически могут не наблюдаются у людей.
20. Изобретение голография. Этот особый фотографический метод предложен в 1947 году Дэннисом Габором, в котором при помощи лазера регистрируются и восстанавливаются трехмерные изображения объектов, близкие к реальным.
21. Открытие инсулина. В 1922 году Фредериком Бантингом был получен гормон поджелудочной железы, и сахарный диабет перестал быть фатальным заболеванием.
22. Группы крови. Это открытие в 1900-1901 разделило кровь на 4 группы: О, А, В и АВ. Стало возможным правильное переливание крови человеку, которое не заканчивалось бы трагически.
23. Математическая теория информации. Теория Клода Шеннона дала возможность определения емкости коммуникационного канала.
24. Изобретение Нейлона . Химик Уоллес Карозерс в 1935 году открыл способ получения этого полимерного материала. Он открыл некоторые его разновидности с высокой вязкостью даже при больших температурах.
25. Открытие стволовых клеток. Они являются прародительницами всех имеющихся клеток в организме человека и имеют способность самообновляться. Их возможности велики и еще только начинают исследоваться наукой.

Несомненно, что все эти открытия - лишь малая часть того, что XX век показал обществу и нельзя сказать, что лишь эти открытия были значимыми, а все остальные стали лишь фоном, это совсем не так.

Именно прошлый век показал нам новые границы Вселенной, увидела свет , были открыты квазары (сверхмощные источники излучения в нашей Галактике), открыты и созданы первые углеродные нанотрубки, обладающие уникальной сверхпроводимостью и прочностью.

Все эти открытия, так или иначе - лишь вершина айсберга, который включает в себя более чем сотню значимых открытий за прошедшее столетие. Естественно, что все они стали катализатором изменений в мире, в котором мы с вами сейчас живем и несомненным остается тот факт, что на этом изменения не заканчиваются.

20й век можно смело назвать если не «золотым», то уж точно «серебряным» веком открытий, однако оглядываясь назад и сравнивая новые достижения с прошлыми, думается, что в будущем нас ждет еще не мало интереснейших великих открытий, собственно, преемник прошлого века, нынешний XXI лишь подтверждает эти взгляды.

У новорождённых обычно около 270 костей, большинство из которых очень маленькие. Это делает скелет более гибким и помогает ребёнку пройти через родовой канал и быстро расти. По мере взросления многие из этих костей срастаются. Скелет взрослого человека составляют в среднем 200–213 костей.

2. Эйфелева башня вырастает летом на 15 сантиметров

Огромная конструкция построена с температурными компенсаторами, благодаря которым сталь может расширяться и сжиматься без каких-либо повреждений.

Когда сталь нагревается, она начинает расширяться и занимает больший объём. Это называется тепловым расширением. И наоборот, падение температуры приводит к уменьшению объёма. По этой причине большие сооружения, например мосты, строятся с компенсаторами, которые позволяют им изменяться в размерах без повреждений.

3. 20% кислорода образуется в тропических лесах Амазонии

Дождевые леса Амазонии занимают 5,5 миллиона квадратных километров. Амазонские джунгли вырабатывают существенную часть кислорода на Земле, абсорбируя огромное количество углекислого газа, поэтому их часто называют лёгкими планеты.

4. Некоторые металлы настолько химически активны, что взрываются даже при контакте с водой

Некоторые металлы и соединения - калий, натрий, литий, рубидий и цезий - проявляют повышенную химическую активность, поэтому способны молниеносно загореться при контакте с воздухом, а если опустить их в воду - даже взорваться.

5. Чайная ложка нейтронной звезды будет весить 6 миллиардов тонн

Нейтронные звёзды - это остатки массивных звёзд, состоящие в основном из нейтронной сердцевины, покрытой сравнительно тонкой (около 1 км) корой вещества в виде тяжёлых атомных ядер и электронов. Ядра звёзд, погибших во время вспышки сверхновой, сжимались под воздействием гравитации. Так сформировались сверхплотные нейтронные звёзды. Астрономы установили, что масса нейтронных звёзд может быть сравнима с массой Солнца, при том что их радиус не превышает 10–20 километров.

6. Каждый год Гавайи приближаются к Аляске на 7,5 см

Земная кора состоит из нескольких огромных частей - тектонических плит. Эти плиты постоянно двигаются вместе с верхним слоем мантии. Гавайи расположены в средней части Тихоокеанской плиты, которая медленно дрейфует в северо-западном направлении к Северо-Американской плите, на которой как раз и расположена Аляска. Тектонические плиты движутся с такой же скоростью, с какой растут ногти у человека.

7. Через 2,3 миллиарда лет на Земле будет слишком жарко, чтобы на ней была возможна жизнь

Наша планета со временем станет бескрайней пустыней, похожей на сегодняшний Марс. Сотни миллионов лет Солнце нагревалось, становилось ярче и горячее и будет продолжать это делать. Где-то через два с лишним миллиарда лет температура станет настолько высокой, что океаны, благодаря которым Земля пригодна для жизни, испарятся. Вся планета превратится в бескрайнюю пустыню. Как предсказывают учёные, в следующие несколько миллиардов лет Солнце превратится в красного гиганта и полностью поглотит Землю - планете определённо придёт конец.

Тепловизоры способны определять объект по теплу, которое он излучает. А белые медведи являются экспертами в сохранении тепла. Благодаря толстому слою подкожного жира и тёплой шубе, медведи способны переносить даже самые холодные дни в Арктике.

9. Свету потребуется 8 минут 19 секунд, чтобы добраться от Солнца до Земли

Известно, что скорость света - 300 000 километров в секунду. Но даже с такой головокружительной скоростью на то, чтобы преодолеть расстояние между Солнцем и Землёй, потребуется время. И 8 минут - это не так уж и много в космических масштабах. Чтобы достичь Плутона, солнечному свету потребуется 5,5 часа.

10. Если убрать всё межатомное пространство, человечество уместится в кубике сахара

На самом деле больше 99,9999% атома - это пустое пространство. Атом состоит из крошечного плотного ядра, окружённого облаком электронов, которые в пропорциональном отношении занимают большее пространство. Всё потому, что электроны движутся волнообразно. Они могут существовать только там, где гребни и впадины волн складываются определённым образом. Электроны не остаются в одной точке, их местоположение может быть где угодно в пределах орбиты. И потому они занимают очень много места.

11. Желудочный сок способен растворить бритвенные лезвия

Желудок переваривает пищу благодаря едкой соляной кислоте с высоким содержанием pH (водородного показателя) - от двух до трёх. Но в то же время кислота воздействует и на слизистую оболочку желудка, которая, впрочем, способна быстро восстанавливаться. Слизистая вашего желудка полностью обновляется каждые четыре дня.

У учёных много версий того, почему это происходит. Самые вероятные: из-за огромных астероидов, которые повлияли на её курс в прошлом, или из-за сильной циркуляции воздушных потоков в верхних слоях атмосферы.

13. Блоха может разгоняться быстрее, чем космический шаттл

Прыжки блох достигают умопомрачительных высот - 8 сантиметров в миллисекунду. Каждый прыжок придаёт блохе ускорение, в 50 раз превышающее ускорение космического корабля.

А какие интересные факты знаете вы?

История человечества – это история научных открытий, которые делали этот мир более технологичным и совершенным, улучшали качество жизни, помогали понять окружающий мир. В это обзоре 15 научных открытий, которая оказали ключевое внимание на развитие цивилизации и которыми люди пользуются до сих пор. .

1. Пенициллин

Как известно, шотландский ученый Александр Флеминг открыл пенициллин (первый антибиотик) в 1928 году. Если бы этого не случилось, то люди, вероятно, до сих пор умирали бы от таких вещей, как язва желудка, абсцесс зуба, ангина и скарлатина, стафилококковая инфекция, лептоспироз и т.д.

2. Механические часы

Стоит отметить, что до сих пор есть много противоречий относительно того, что можно считать первыми механическими часами. Однако, как правило, их изобретателем считается китайский монах и математик И-Син (723 г. н.э). Это инновационное открытие позволило людям измерять время.

3. Винтовой насос

Один из самых значительных древнегреческих ученых, Архимед, как полагают, разработал один из первых водяных насосов, который толкал воду вверх по трубке. Это полностью преобразило орошение.

4. Сила тяжести

Это хорошо известная история - известный английский математик и физик Исаак Ньютон обнаружил силу тяжести после того, как ему на голову в 1664 году упало яблоко. Его открытие объясняет, почему вещи падают на землю и почему планеты вращаются вокруг Солнца.

5. Пастеризация

Обнаруженная французским ученым Луи Пастером в 1860-х годах пастеризация представляет собой процесс термической обработки, который разрушает патогенные микроорганизмы в определенных пищевых продуктах и напитках, таких как вино, пиво и молоко. Это открытие имело огромное воздействие на здоровье населения.

Общеизвестно, что современная цивилизация выросла благодаря промышленной революции, основной причиной которой был паровой двигатель. На самом деле, этот двигатель не изобрели в одночасье, а скорее он постепенно развивался в течение примерно ста лет благодаря 3 британским изобретателям: Томасу Севери, Томасу Ньюкомену и (наиболее известному) Джеймсу Уатту.

7. Электричество

Судьбоносное открытие электричества принадлежит английскому ученому Майклу Фарадею. Он также открыл основные принципы электромагнитной индукции, диамагнетизма и электролиза. Во время своих опытов Фарадей также создал первый генератор, производящий электроэнергию.

8. ДНК

Многие люди считают, что американский биолог Джеймс Уотсон и английский физик Фрэнсис Крик открыли ДНК в 1950-х годах, но на самом деле, дезоксирибонуклеиновая кислота была впервые выявлена в конце 1860-х годов швейцарским химиком Фридрихом Мишером. Затем, в течение десятилетий после открытия Мишера, другие ученые провели множество научных исследований, которые помогли понять, как организмы передают свои гены и как они управляют работой клеток.

9. Обезболивание

Грубые формы анестезии, такие как опиум, мандрагора и алкоголь, использовались еще в 70 году нашей эры. Но только в 1847 году американский хирург Генри Бигелоу определил, что эфир и хлороформ могут быть анестетиками, тем самым сделав болезненные хирургические операции гораздо более терпимыми.

10. Теория относительности

Две взаимосвязанные теории Альберта Эйнштейна - специальная теория относительности и общая теория относительности - были опубликованы в 1905 году. Они преобразили теоретическую физику и астрономию в XX веке, заменив 200-летнюю теорию механики, созданную Ньютоном. Эта теория стала основой для большей части современной науки.

11. Рентгеновское излучение

Немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген открыл рентгеновские лучи в 1895 году, когда он изучал явления, сопровождающие прохождение электрического тока через газ крайне низкого давления. За это новаторское открытие Рентген был удостоен первой в истории Нобелевской премии по физике в 1901 году.

12. Периодическая таблица

В 1869 году русский химик Дмитрий Менделеев, изучая атомные веса элементов, заметил, что химические элементы можно сформировать в группы с аналогичными свойствами. В итоге он сумел создать первую периодическую таблицу, что стало одним из самых важных открытий в области химии.

Инфракрасное излучение было открыто британским астрономом Уильямом Гершелем в 1800 году, когда он изучал нагревающий эффект различных цветов света с помощью призмы и термометров. В современные дни инфракрасный свет используется во многих областях, включая системы слежения, отопление, метеорологию, астрономию и т.д.

Сегодня он используется в качестве очень точного и эффективного диагностического прибора в медицине. А впервые ядерный магнитный резонанс был описан и измерен американским физиком И. Раби в 1938 году. За это открытие он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1944 году.

15. Бумага

Хотя предшественники современной бумаги, такие как папирус и амате, существовали в Средиземноморье и доколумбовой Америки, соответственно, эти материалы не были настоящей бумагой. Впервые процесс изготовления бумаги был зафиксирован в Китае в период Восточной Хань (25-220 н.э.).

Сегодня человек делает открытия не только на земле, но и космосе. Вот только . Они действительно впечатляют!

В первые два десятилетия 21-го века наука обогатилась целым рядом открытий, которые в перспективе могут значительно повлиять на качество жизни каждого человека. Чего стоит только получение стволовых клеток из кожи взрослого человека, дающее возможность выращивать нужные органы без использования эмбриональных клеток!

Фундаментальное открытие гравитационных волн дает человечеству надежду на путешествия между звездами, а из нового материала графен совсем скоро будут производить сверхъемкие аккумуляторы. Впрочем, обо всем по порядку: в нижеприведенном рейтинге мы постарались систематизировать важнейшие научные открытия 21 века по степени их значимости для человечества.

ТОП-10 самых значительных научных открытий XXI века

10. БИОНИКА. Сконструированы биопротезы, управляемые силой мысли

Еще недавно утраченные конечности людям заменяли пластиковые муляжи или даже крюки. В последние два десятилетия наука сделала огромный шаг в создании биопротезов, управляемых силой мысли и даже передающих ощущения от искусственных пальцев в мозг. В 2010 г. английская фирма «RSLSteeper» представила биопротез руки, с помощью которого человек способен открывать двери ключом, разбивать яйца на сковородку, снимать деньги в банкомате и даже держать пластиковый стаканчик.

Одноразовый стакан легко раздавить при чрезмерном усилии, но ученые добились того, что силу сжатия пальцев можно варьировать. Управляющие сигналы для этого снимаются с грудных мышц тела.

Другая компания «Bebionic» в 2016 г. изготовила для инвалида Найджела Экленда бионический протез руки, которым не только можно управлять силой мысли. Вдобавок к этому изделие оснащено датчиками чувствительности, подключенными к нервным окончания культи. Таким образом, достигается обратная связь, чтобы пациент мог чувствовать прикосновения и тепло. Пока биопротезы являются достаточно дорогими, однако благодаря развитию 3D-печати уже в ближайшее время прогнозируется их более широкая доступность.

9. БИОТЕХНОЛОГИИ. Создана первая в мире синтетическая бактериальная клетка

В 2010 г. группа ученых под руководством Крейга Вентера добилась прорыва в амбициозном проекте по созданию ни много, ни мало – новой жизни. Биологи взяли геном бактерии Mycoplasma genitalium и систематически, один за другим, удаляли из него гены, чтобы определить минимальный набор, необходимый для жизни. Оказалось, что он должен включать 382 гена, составляющих, как бы основу жизни. После этого ученые уже «с нуля» составили искусственный геном, который пересадили в клетку бактерии Mycoplasma capricolum, из которой предварительно были удалены собственные комплексы ДНК.

Искусственная клетка, которая даже получила собственное имя – Синтия, оказалась жизнеспособной и начала активно делиться.

Данный успех открывает перед биотехнологами широчайшие возможности по созданию гораздо более сложных организмов с заданными параметрами. Уже сейчас конструируются искусственные клетки, которые смогут производить вакцины и даже топливо для автомобилей, а в перспективе биологи надеются создать бактерию, которая бы поглощала углекислый газ. Такой микроорганизм мог бы помочь в ликвидации парникового эффекта на Земле, а также в терраформировании Марса и Венеры.

Так выглядит первая в мире размножившаяся искусственная клетка Синтия под электронным микроскопом

8. АСТРОФИЗИКА. Обнаружены планета Эрида и вода на Марсе

К крупнейшим открытиям 21 века можно отнести сразу две «космические» находки. В 2005 г. группа американских астрономов из обсерватории «Джемини», Йельского и Калифорнийского университетов было открыто небесное тело, движущееся за орбитой Плутона. Дальнейшие исследования показали, что малая планета, получившая название Эрида, по размерам лишь немного уступает Плутону. В 2006 г. это небесное тело сфотографировал орбитальный телескоп «Хаббл», обнаружив вращающийся вокруг него довольно крупный спутник, получивший название Дисномия. Предполагается, что по физическим характеристикам Эрида похожа на Плутон, а ее поверхность, скорее всего, покрыта ярко-белым льдом, поскольку альбедо (отражающая способность) планетоида уступает только спутнику Сатурна Энцеладу.

Вторым крупнейшим открытием 21 века в исследовании Солнечной системы является обнаружение воды на Марсе. Еще в 2002 г. орбитальный аппарат «Одиссей» обнаружил признаки наличия под поверхностью планеты водяного льда. В 2005 г. европейский аппарат «Марс-Экспресс» заснял кратеры с явственными следами водяных потоков, а окончательно развеял сомнения американский зонд «Феникс». В 2008 г. он сел в окрестностях Северного полюса и в одном из экспериментов – успешно выделил воду из марсианского грунта. Гарантированное наличие влаги на Красной планете снимает главное ограничение для ее колонизации. Америка планирует запустить пилотируемую миссию на Марс уже в 2030-х годах, идет разработка ядерного двигателя для этой цели и в России.

7. НЕЙРОЛОГИЯ. Впервые записаны и перезаписаны воспоминания в мозг

В 2014 г. исследователям из Массачусетского университета удалось внедрить в память подопытных мышей ложные воспоминания. Им в голову были вживлены оптоволоконные провода, присоединенные к участкам мозга, ответственным за формирование памяти. По ним ученые подавали лазерные сигналы, которые воздействовали на определенные участки нейронов. В результате удалось добиться как стирания некоторых воспоминаний мышей, так и формирования ложных. Например, грызуны забывали, что в определенном участке клетки у них когда-то были приятные встречи с самками и больше не стремились туда. В то же время, ученым удалось создать новые воспоминания о том, что «опасный» отсек клетки, на самом деле привлекателен и мыши старались оказаться именно там.

На первый взгляд, эти результаты выглядят детской игрой, да еще и с сомнительным этическим подтекстом. Между тем, нейрофизиологам удалось главное – найти участки мозга, отвечающие за память (гиппокамп и префронтальная кора) и создать, пусть пока примитивные, методы воздействия на них. Это дает широкие перспективы для совершенствования путей воздействия на мозг, а в будущем позволит лечить фобии и душевные расстройства. Не исключено, что уже в обозримом будущем удастся создать приборы для пакетной закачки данных в человеческий мозг для быстрого обучения наукам, требующим запоминания большого количества данных, например, можно будет в кратчайшие сроки овладеть иностранным языком.

6. ФИЗИКА. Обнаружен бозон Хиггса или «частица Бога»

В июле 2012 г. произошло открытие, ради которого были потрачены 6 млрд. долларов, вложенные в постройку Большого адронного коллайдера (CERN) близ Женевы. Ученые обнаружили т.н. «частицу Бога», существование которой было предсказано еще в 60-х годах британским физиком Питером Хиггсом. В честь него она и была названа. Благодаря экспериментальному доказательству существования бозона Хиггса фундаментальная физика получила последнее недостающее звено для построения пренормируемой квантовой теории поля. Данная теория является продолжением классической квантовой механики, однако качественно меняет взгляд на картину микромира и Вселенной в целом.

Практическое значение открытия бозона Хиггса заключается в том, что ученым открываются перспективы разработки антигравитации и разработки двигателей, которым не требуется энергия для работы.

Для этого нужно «всего ничего» - научиться убирать т.н. хиггсовское поле, которое связывает элементарные частицы, не давая им разлетаться. В этом случае масса объекта с нейтрализованным полем будет равна нулю, а значит - он перестанет принимать участие в гравитационном взаимодействии. Разумеется, такие открытия – вопрос весьма отдаленного будущего.

5. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. Создан сверхпрочный материал графен

Графен – это уникальный по прочности и многим другим свойствам материал, который был впервые получен русскими физиками (работающими в Британии) Константином Новоселовым и Андреем Геймом в 2004 г. Через 6 лет ученых наградили за это Нобелевской премией, а в наши дни графен активно исследуется и уже применяется в некоторых изделиях . Необычность материала заключается сразу в нескольких его особенностях. Во-первых – это второй по прочности (после карбина) из известных ныне материалов. Во-вторых, графен – великолепный проводник, с помощью которого можно достигать уникальные электронные эффекты. В-третьих, материал обладает высочайшими показателями теплопроводности, что опять же – позволяет использовать его в полупроводниковой электронике без опасений ее перегрева.

Особые надежды на графен возлагаются в плане его применения в сверхъемких аккумуляторах, которых так не хватает электромобилям.

В 2017 г. компания «Samsung» представила один из первых АКБ на основе графена с емкостью на 45% выше, чем у его литий-ионного аналога сопоставимой величины. Но самое главное – новый аккумулятор заряжается и отдает заряд в 5 раз быстрее обычного. Примечательно, что речь идет не о полностью графеновом, а о гибридном АКБ, где инновационный материал используется как вспомогательный. Если же, точнее – когда разработчики создадут полностью графеновую батарею, это станет настоящей революцией в энергетике. Главной проблемой в широком использовании графена является дороговизна его получения и недостатки в технологиях, которые пока не позволяют получить абсолютно однородный материал. Однако уже сейчас число заявок на патенты с использованием графена зашкалило за 50 тыс., поэтому нет сомнения, что уже в обозримом будущем необычный материал заметно повлияет на качество жизни людей.

4. БИОЛОГИЯ. Получены стволовые клетки не из эмбрионов, а из зрелых тканей

В 2012 г. нобелевская премия по физиологии и медицине была вручена английскому биологу Джону Гердону и его японскому коллеге Сине Яманаке. Они произвели настоящий фурор в среде биотехнологов, создав из обычных клеток – стволовые, т.е. способные составлять любые органы. Для этого ученые ввели в клетки соединительной ткани мыши всего 4 гена и в результате фибропласты превратились в незрелые стволовые клетки, обладающие всеми свойствами эмбриональных. Из подобного материала можно вырастить любой орган – от печени до сердца.

Таким образом, исследователи не только теоретически, но и практически доказали обратимость специализации клеток, что невозможно переоценить.

До недавних пор считалось, что стволовые клетки можно получить только из эмбрионов или пуповинной крови. Первое – сомнительно с этической точки зрения, а второе – вынуждало людей (в основном богатых) делать банк стволовых клеток сразу после рождения ребенка, чтобы в будущем он мог использовать его для лечения. Открытие физиологов сняло данные ограничения и теперь каждому человеку (как минимум, теоретически) доступно лечение стволовыми клетками и клонирование органов, содержащих «родную» ДНК организма.

3. АСТРОФИЗИКА. Доказано существование гравитационных волн

Открытие гравитационных волн считается величайшим научным достижением 2016 года, а возможно и всего второго десятилетия XXI века. В 2017 году их первооткрывателям - Райнеру Вайссу, Бэрри Бэришу и Кипу Торну была присуждена нобелевская премия по физике. С помощью двух интероферометрических обсерваторий LIGO и VIRGO, расположенных в США и Италии, ученым удалось зафиксировать гравитационные волны, образовавшиеся в результате слияния двух черных дыр на расстоянии в 1,3 млрд. световых лет от Солнца.

Тем самым исследователи экспериментально подтвердили достоверность Общей теории относительности Эйнштейна, предсказавшей наличие гравитационных волн еще в начале ХХ века (на уровне теории).

Впоследствии LIGO и VIRGO зафиксировали еще два гравитационных всплеска от столкновения нейтронных звезд. Выдающаяся ценность открытия заключается в подтверждении искривления пространства-времени под воздействием массивных объектов. Это означает, что тысячи раз описанные фантастами путешествия звездолетов сквозь «нуль-пространство» и «гиперпереходы» вполне возможны, хоть и являются перспективой далекого будущего. Вероятно, неслучайно, один из первооткрывателей гравитационных волн – Кип Торн, по итогам своих исследований выпустил книгу, «Интерстеллар. Наука за кадром», название которой перекликается со знаменитым фильмом.

Примерно так по Эйнштейну выглядит пространство-время в окрестностях Солнца, искривляющееся под воздействием массивной звезды. Теперь данная картина доказана экспериментально

2. ФИЗИКА. Проведены успешные опыты по дальней квантовой телепортации

Под квантовой телепортацией понимается не перемещение физических объектов, а передача информации о состоянии элементарной частицы или атома. Важнейшим моментом здесь является расстояние – вплоть до начала XXI века подобную связь удавалось обеспечить только на уровне микромира. Прорывным стал 2009 г., когда ученым из Мерилендского университета удалось передать квантовое состояние иона иттербия на 1 метр. Затем инициативу в данном направлении исследований прочно перехватили китайские ученые.

Сначала им удалось обеспечить квантовую связь на дистанции 120 км, а в 2017 г. – осуществить первую космическую квантовую телепортацию со спутника «Мо-Цзы» на три наземных лаборатории до которых было 1203 км.

Такой научно-технологический скачок позволит уже в ближайшем будущем создавать абсолютно защищенные линии связи, которые даже теоретически не смогут взломать хакеры. В условиях, когда финансовая, деловая и частная жизнь все больше перемещается в Интернет, линии на основе квантовой телепортации обещают стать настоящей панацеей в сфере информационной безопасности. Кроме того, на основе данного способа связи разрабатываются сверхбыстрые компьютеры, которые в перспективе заменят существующие.

1. КИБЕРНЕТИКА. Создан робот с биологическим мозгом

В 2008 г. ученые из Англии создали, пожалуй, первого в мире киборга – полуживого робота с мозгом на основе 300 тыс. крысиных нейронов. Их выделили из эмбриона грызуна, разделили с помощью специального фермента и разместили в питательном растворе на пластине размером 8 см. К полученному квазимозгу ученые присоединили 60 электродов, которые считывают сигналы с нейронов и передают их к электронной схеме. Они же служат для доставки в мозг сигналов. Первый робот с биологическим мозгом получил собственное имя – Гордон, был оснащен платформой для передвижения и ультразвуковым сенсором, сканирующим местность при езде. Сигналы от него идут в мозг, а возникающие там импульсы и обратная связь управляют движением.

Исследователям удалось добиться обучаемости Гордона, поскольку нейроны обладают памятью. Упершись в препятствие всего один раз, робот в 80% случаев уже не ездит по неудачному маршруту. При этом, как заявляют ученые, Гордон не управляется извне, а контролируется исключительно серым веществом, доставшимся от крысы. Таким образом, британцы сделали первый шаг по созданию полноценных киборгов на основе уже не десятков тысяч, а миллиардов нейронов, что, скорее всего, произойдет еще до конца текущего столетия.

Интересные научные факты

1. Псевдослепота – это явление, при котором у слепых людей появляется физиологическая ответная реакция на визуальные стимулы (например, злое лицо), несмотря на то, что они не способны их видеть.

9. Все клетки вашего тела делились с тех пор, как на Земле зародилась жизнь. И все это деление закончится с вашей смертью за исключением клеток, которые вы передадите вашим потомкам (1 на ребенка) и некоторых обстоятельств (например, донорство органов).

16. У ваших легких такая же площадь поверхности, как у теннисного корта.