Корреспондент: Початок світу. Наукові прориви 2012 року
У 2012 році вчені знайшли легендарний бозон Хіггса, зробили важливі кроки до розробки квантових комп'ютерів, освоєння Марса і створення синтетичного життя, пише Олексій Бондарев у №1 журналу Корреспондент від 11 січня 2013 року.
Вчені давно говорили, що ніякого кінця світу у 2012 році не буде, але їх ніхто не слухав. Можливо, тепер обивателі матимуть трохи більшу повагу до вчених, жартує американський біолог Кен Нілі.
Дослідники зробили безліч важливих відкриттів й опублікували ряд робіт, які можуть мати довгострокові наслідки для розвитку науки
За словами Нілі, сам він вважає минулий рік одним з найбільш знакових за останнє десятиліття не тільки через нереалізований кінець світу. Дослідники зробили безліч важливих відкриттів й опублікували ряд робіт, які можуть мати довгострокові наслідки для розвитку науки.
"Тільки на перший погляд багато з цих відкриттів мають теоретичний характер і нецікаві рядовим обивателям, – каже Нілі. – Насправді багато відкриттів безпосередньо вплинуть на наше життя вже в найближчі роки".
Так, успіхи місії Curiosity можуть привести до чергового витка марсіанської гонки. Якщо людство всерйоз візьметься за освоєння Червоної планети, це торкнеться життя сотень тисяч людей у різних країнах. Їхні сили будуть кинуті на розробку новітніх технологій – космічних, інженерних, медичних, – які будуть потрібні для створення колонії на Марсі.
Успіх приватної компанії SpaceX, яка вперше відправила свій корабель на орбіту, також обіцяє початок космічної ери. Протягом найближчого десятиліття значно подешевшають послуги космічного туризму, може розпочатися видобуток корисних ресурсів в навколоземному просторі.
Прориви в квантовій фізиці, яких у цьому році було достатньо, обіцяють революцію в сфері комунікацій і комп'ютерних технологій. Квантові комп'ютери будуть компактнішими і в сотні разів продуктивнішими за сучасні, а квантові мережі зроблять інтернет швидшим і значно доступнішим.
Успіхи в біології можуть допомогти вченим краще зрозуміти природу виникнення життя і механізми еволюції. Синтетична ДНК знаменує прорив у лікуванні спадкових захворювань
Успіхи в біології можуть допомогти вченим краще зрозуміти природу виникнення життя і механізми еволюції. Синтетична ДНК знаменує прорив у лікуванні спадкових захворювань, що безпосередньо зачіпає долі мільйонів людей у всьому світі.
Корреспондент пропонує своїм читачам ознайомитися з деякими з найбільш важливих наукових проривів 2012 року.
Частка бога
Знаменитий бозон Хіггса, який часто іменують часткою бога, вчені шукали багато десятиліть. Це був останній відсутній елемент так званої Стандартної моделі – домінантної теорії в сучасній фізиці, що описує всі фундаментальні частинки та їхню взаємодію.
Бозон Хіггса – ключовий елемент Стандартної моделі, оскільки саме ця частинка імовірно наділяє масою всю речовину у Всесвіті
Бозон Хіггса – ключовий елемент цієї моделі, оскільки саме ця частинка імовірно наділяє масою всю речовину у Всесвіті. Існування бозона було передбачене чотири десятиліття тому фізиком Пітером Хіггсом.
Довести, що бозон Хіггса дійсно існує, вдалося вченим з лабораторії фізики елементарних частинок ЦЕРН у Швейцарії. У цьому їм допоміг Великий адронний колайдер – прискорювач заряджених частинок, який нарешті виправдав вкладені в нього $ 5,5 млрд.
Роберт Кунц, заступник головного редактора авторитетного журналу Science, вважає, що відкриття бозона Хіггса здатне привести до ряду нових відкриттів у фізиці елементарних частинок. Зокрема, тепер вчені зададуться питанням, а чи був бозон останньою відсутньою цеглинкою в картині світобудови.
"Є теорії, які намагаються вийти за межі Стандартної моделі", – пояснює Кунц.
Комп'ютери майбутнього
Про квантові комп'ютери вчені говорять давно, але до цього часу впритул наблизитися до втілення мрії нікому не вдавалося. Однак у 2012 році група голландських дослідників отримала доказ існування частинок антиматерії, здатних до самознищення.
Ці невловимі частинки з коротким терміном життя можуть вже найближчим часом змінити долю комп'ютерної індустрії. В основі сучасних комп'ютерних технологій лежать кремнієві чипи, а самі обчислення проводяться з використанням бітів. Кожна чарунка має значення або нуль, або одиниця.
Квантові комп'ютери передбачають абсолютно інший спосіб обчислень. В основу квантової моделі ляжуть не біти, а кубіти. Кожна чарунка зможе мати одночасно два значення. Вважається, що продуктивність таких комп'ютерів буде на порядки вище, ніж нинішніх.
Експериментальні квантові комп'ютери вже створені в деяких лабораторіях, проте до цього часу такі пристрої були лише демонстрацією самої ідеї
Експериментальні квантові комп'ютери вже створені в деяких лабораторіях, проте до цього часу такі пристрої були лише демонстрацією самої ідеї.
Кунц переконаний, що знайдені голландськими дослідниками частинки дадуть поштовх до створення повноцінних комп'ютерів, що використовують досягнення квантової механіки. "Це буде прорив століття", – каже Кунц.
Освоєння Марса
Після згортання місячної програми США довгі десятиліття здавалося, що межі космосу – це Міжнародна космічна станція. До неї була прикута увага громадськості, а польоти дослідних зондів до інших планет залишалися поза увагою пересічних обивателів.
У 2012 році все змінилося завдяки дивовижним успіхам марсохода Curiosity. Інженери NASA розробили нову технологію посадки, яку журналісти охрестили 7 хвилин жаху. Під час посадки марсохід був опущений в атмосферу Марса за допомогою гігантського крана на реактивній тязі й успішно опинився на поверхні Червоної планети. Посадка відбувалася під повним контролем комп'ютерів і без участі людей. Пізніше відеозапис посадки був переглянутий користувачами YouTube мільйони разів.
"Ідея була настільки унікальною, – каже Адам Штельцтнер, який керував програмою посадки Curiosity, – що якби у нас нічого не вийшло, люди назвали б нас ідіотами".
Унікальна посадка була не єдиним успіхом Curiosity – марсохід вже в перші дні своєї місії почав відправляти на Землю знімки Марса, а також дані про можливу наявність води на планеті.
Матеріали із Curiosity стали одним з найбільш популярних трендів в інтернеті у 2012 році. "Такого сплеску інтересу землян до космічної теми не було з часів польотів Apollo до Місяця", – каже канадський оглядач Майк Фінн.
Квантова телепортація
Ще одна мрія фантастів стала на крок ближче до реальності влітку 2012 року. Група вчених з Китаю й Австрії встановила рекорд з відстані телепортації квантових частинок. Їм вдалося перенести частинки на відстань понад 70 км по відкритому повітрю.
Група вчених з Китаю й Австрії встановила рекорд з відстані телепортації квантових частинок. Їм вдалося перенести частинки на відстань понад 70 км по відкритому повітрю
Вчені розмістили фотон в одній лабораторії і за допомогою іншого фотона передали його характеристики в іншу лабораторію, де за цими характеристиками була створена точна копія першого фотона.
Автори дослідження вважають, що з часом квантова телепортація стане повсякденним явищем. Зокрема, можна буде передавати предмети із Землі на супутники на орбіті, а потім назад в будь-яку точку на поверхні планети. Також можливе створення бездротових мереж, що докорінно змінить інтернет-технології.
За інформацією журналу Wired, Китай планує запуск першої такої експериментальної мережі вже у 2016 році.
Секрет життя
Протягом 3 млрд років життя на Землі залежало від двох молекул, здатних зберігати інформацію, – ДНК і РНК. Тепер з'явилася і третя – XNA, синтезована британськими вченими Вітором Пінейро і Філіппом Холліджером.
Подібно до ДНК, нова синтетична молекула із застосуванням інших полімерів здатна зберігати генетичну інформацію й еволюціонувати шляхом природного відбору
Подібно до ДНК, нова синтетична молекула із застосуванням інших полімерів здатна зберігати генетичну інформацію й еволюціонувати шляхом природного відбору. Але, на відміну від ДНК, нею можна маніпулювати, вносячи в неї різні зміни. Автори розробки передбачають, що молекула виявиться корисною в медичних цілях. Але свою головну роль вона може відіграти в дослідженнях витоків походження життя.
Це одна з головних загадок, над якими безуспішно б'ється сучасна наука. Як виникло життя, які умови для цього були потрібні, як утворилося таке складне з'єднання, як ДНК, – на всі ці питання у вчених до цього часу немає відповідей, каже американський медик Фред Ларсон. Використовуючи синтетичну молекулу XNA, можна значно просунутися в розумінні того, де містяться витоки життя, каже він.
Холліджер і його колеги не перші, хто намагався створити синтетичний аналог молекули ДНК, проте всі колишні спроби виявлялися невдалими. Основна заковика, за словами дослідників, полягала не в тому, щоб сконструювати саму молекулу, а в тому, щоб змусити її самостійно розмножуватися. Раніше вчені не могли створити технологію копіювання молекул, проте Холліджеру це вдалося. XNA вміє самокопіюватися.
До створення штучного життя нам поки ще далеко, констатує Холліджер, однак XNA – це суттєвий крок у цьому напрямку. Крім того, відкриття дозволяє припустити, що життя на інших планетах розвивається на абсолютно інших хімічних сполуках, ніж на Землі, каже Ларсон. Раніше вважалося, що і в інших світах для еволюції організмів необхідні ланцюжки ДНК і РНК.
Приватний космос
Приватна компанія SpaceX колись буде згадуватися в енциклопедіях як один з піонерів космічної ери. У 2010 році компанія вперше вивела на орбіту приватний космічний корабель.
У 2012-му відбулася друга знакова подія – корабель Dragon, розроблений інженерами SpaceX, вперше зістикувався з Міжнародною космічною станцією. Перший пробний політ відбувся в травні, а під час другого, у жовтні, Dragon навіть доправив на МКС порцію вантажу, довівши, що здатен справлятися з транспортними завданнями не гірше, ніж російські кораблі Союз.
Оскільки після згортання програми шатлів у NASA немає своїх транспортних кораблів, то послуги приватної компанії можуть бути дуже затребуваними
Оскільки після згортання програми шатлів у NASA немає своїх транспортних кораблів, то послуги приватної компанії можуть бути дуже затребуваними. Але, за словами президента SpaceX Елона Маска, у компанії значно більш амбітні цілі.
Маск мріє про настання справжньої космічної епохи, першим етапом якої стане створення колонії людей на Марсі: компанія вже починає випробування кораблів багаторазового використання, здатних літати на Марс і повертатися назад до Землі.
***
Цей матеріал опубліковано в №1 журналу Корреспондент від 11 січня 2013 року. Передрук публікацій журналу Корреспондент в повному обсязі заборонений. З правилами використання матеріалів журналу Корреспондент, опублікованих на сайті Корреспондент.net, можна ознайомитися тут.