10 naukowych opowieści 2017 roku, które wydają się fantastyczne

I oto nadszedł czas, aby usiąść, spojrzeć głęboko oddychać i zobaczyć nagłówki artykułów naukowych, które mogliśmy przegapić. Naukowcy stale zachwyci nas nowymi osiągnięciami w różnych dziedzinach. Nanotechnologia, terapia genowa, fizyka kwantowa — to dziedziny, z którymi nie można oglądać bez podziwu. Stopniowo nagłówki artykułów stają się coraz bardziej podobne do fantastyczne. Już nie mogę się doczekać co nam zaprezentuje w 2018 roku. A tymczasem...

Naukowcy stworzyli kryształ czasu

Zgodnie z pierwszym prawem termodynamiki, wieczne silniki, pracujące bez jakiejkolwiek utraty lub uzyskania energii, nie jest możliwe. Ale na początku tego roku fizycy stworzyli struktury — kryształy czasu — który przeciwstawił się tym stwierdzeniu.

Kryształy czasu stali się pierwszymi przykładami nowego stanu materii — "неравновесного" — w którym atomy mają zmienną temperaturę i nigdy nie znajdują się w stanie równowagi ze sobą. Kryształy czasu mają atomową strukturę, która powtarza się nie tylko w przestrzeni, ale i w czasie, co pozwala im utrzymać stałe wahania, bez energii. Dzieje się tak nawet w najniższym stanie energetycznym, kiedy ruch jest teoretycznie niemożliwe, bo wymaga nakładów energetycznych.

Naruszają czy kryształy czasu prawa fizyki? Technicznie nie ma. Oszczędność energii może być określona tylko w systemach z symetrii czasu, pod warunkiem, że prawa fizyki są takie same wszędzie i zawsze. A kryształy czasu naruszają tę symetrię. Jednak nie są pierwsze. Magnesy również często są jak naturalne asymetryczne obiekty, ponieważ mają północny i południowy końce.

Innym powodem, dla którego kryształy czasu nie naruszają praw termodynamiki, jest to, że nie są w pełni izolowane. Trzeba je "popychać" od czasu do czasu — czyli stosować energię z zewnątrz, aby ci zaczęli zmieniać swoje stany w kółko. Możliwe przyszłe zastosowania kryształów czasu obejmują przesyłanie i przechowywanie informacji w systemach kwantowych. Mogą one odegrać kluczową rolę w obliczeniach kwantowych.

Skrzydła ważki — "na żywo"

Słownik Мерриам-Webster definiuje "skrzydło" jak ruchomy оперенный lub membranowa appendage używany ptaków, owadów i nietoperzy do lotu. To nie musi być żywy, ale wszystkich entomologów z Кильского uniwersytetu w Niemczech zrobili kilka niesamowitych odkryć, które wskazują na zupełnie przeciwny u ważki.

Owady oddychają przez system tchawicy. Powietrze wchodzi w ich ciała przez otwory zewnętrzne, zwane дыхальцами. Następnie przechodzi przez złożoną sieć трахеальных rurek, które doprowadzają go do wszystkich komórek ciała. Skrzydła, jednak, składających się prawie całkowicie z martwej tkanki, która wysycha i staje się przezroczyste, albo pokryte kolorowymi wzorami. Obszary martwej tkanki ograniczone żyłami, które pozostają jedynymi składnikami skrzydła, które są częścią układu oddechowego.

Jednak, gdy entomolog Rainer Guillermo Ferreira spojrzał na skrzydło samca ważki Zenithoptera przez mikroskop elektronowy, zobaczył małe rozgałęzienia трахеальные rurki. To pierwsze tego typu obserwacji na skrzydle owada. Trzeba wiele testów, aby ustalić, czy specyficzny ta fizjologiczna cechą tego rodzaju, lub powszechne u ważki i inne owady. To może być nawet mutacja, którą przypadkowo odkryli u jednej osoby, ale w tym eksperci wątpią. Obecność nadmiernych dostaw tlenu może wyjaśnić żywe i nasycone niebieskie kolory, które znaleźli u tych ważek, nie zawierający niebieskiego pigmentu.

Starożytny kleszcz, wypełniony krwią dinozaura

Znajdowaliśmy wiele ciekawych rzeczy, zamknięte w bursztynie, ale znaleziska tego roku mogą pokonać je wszystkie. Naukowcy z Birmy odkryli kawałki bursztynu, datowane 99 milionów lat, które zawierały pasożytów, podobnych do nowoczesnych roztoczy. Jeden z nich zaplątał się w żelaznym dinozaura, dwa inne zakładają gniazd dinozaurów, a czwarty był wypełniony krwią.

Oczywiście, to od razu doprowadziło do myśli o Parku Jurajskim, bo moglibyśmy wykorzystać tę krew dla ożywienia dinozaurów. Niestety, w najbliższym czasie do tego nie dojdzie, bo wyodrębnić DNA z tych kopalin w jantarze jest praktycznie niemożliwe. Spory o to, jak długo może przetrwać cząsteczka DNA, jeszcze nie osiągnęły konsensusu, ale nawet najbardziej optymistyczne szacunki wskazują na kilka milionów lat w idealnych warunkach.

Nawet jeśli to nie zwróci życia dinozaurów, roztocza Deinocroton draculi (co tłumaczy się jako "straszny kleszcz Drakuli") stał się niezwykłym dobrodziejstwem, która udostępniła nam nowe informacje. Teraz wiemy nie tylko to, że starożytni kleszcze gryzły pierzastych dinozaurów, ale również i to, że są one zarażając gniazda dinozaurów.

Dorosły człowiek przeszedł przez modyfikację genów

Dzisiaj szczyt terapii genowej jest przedstawiona CRISPR. To rodzina sekwencji DNA, który położył fundament dla technologii CRISPR/Cas9, która, teoretycznie, może na zawsze zmienić DNA człowieka.

W 2017 roku to narzędzie do edycji genów zrobił krok do przodu po tym, jak zespół z centrum Badań Протеом w Pekinie ogłosił, że z powodzeniem używał CRISPR/Cas9 do eliminacji chorobotwórczych mutacji u żywych ludzkich zarodków. Inna drużyna z Londyńskiego instytutu Francis Crick odbyła się odwrotny sposób i wykorzystała technologię do celowego tworzenia mutacji w ludzkich zarodków wpo raz pierwszy. (W szczególności, są "wyłączone" gen, zapobiegając rozwój zarodka do blastocysty).

To badanie wykazało, że CRISPR/Cas9 działa i jest stosunkowo proste. Jednak to spowodowało również aktywne etyczne debata o tym, jak daleko może się posunąć korzystanie z tej technologii. Teoretycznie, może to doprowadzić do powstania "designerskich dzieci", które mogą posiadać inteligentne, sportowych i fizycznymi właściwościami zdefiniowanymi ich rodzicami.

Jeśli odłożyć na bok etykę, w listopadzie tego roku był i inny przełom: CRISPR/Cas9 po raz pierwszy użyto na dorosłym człowieku. 44-letni Brad Mado z Kalifornii cierpi na zespół Huntera, nieuleczalną chorobę, która może ostatecznie związać go do wózka inwalidzkiego. - Podano mu miliardy kopii korygującej genu i używali genetycznego narzędzie do cięcia DNA, wstawić genu i oprawę. Minie kilka miesięcy, zanim będziemy mogli określić, czy zabieg udany, czy nie.

Co pojawiło się wcześniej: gąbka lub гребневик?

Nowa praca naukowców, opublikowane w tym roku, stawia przed sobą zadanie raz na zawsze pozwól dawne spory o pochodzeniu zwierząt. Według badania, gąbki to "siostry" wszystkich innych zwierząt na świecie. Wynika to z faktu, że gąbki byli pierwszą grupą, która ответвилась od ewolucyjnego drzewa, które w tym czasie zawierał tylko prymitywnego wspólnego przodka dla wszystkich zwierząt. Stało się to około 750 milionów lat temu.

Do tej historii gorące spory sprowadzała się do dwóch kandydatów: wyżej wargi i morskich bezkręgowców wodnych — гребневикам. Podczas gdy gąbki — to proste zwierzęta, które siedzą na dnie i filtrują wodę, co jedzą, гребневики o wiele trudniejsze. Są one podobne do meduz, mogą przesunąć się w wodzie, świecić, i mają prosty system nerwowy. Dowiedzieć się, kto pojawił się pierwszy, oznacza również dowiedzieć się, jak wyglądał nasz pierwszy wspólny przodek. Jest to ważny krok w śledzeniu naszej ewolucji.

Chociaż badanie śmiało twierdzi, że problem rozwiązany, zaledwie kilka miesięcy wcześniej został opublikowany inne badanie, w którym wybór zrobili już na rzecz гребневиков. Wątpliwości pozostają.

Szopy przeszedł test starożytny inteligencja

Mniej więcej w szóstym wieku przed naszą erą grecki сказитель Ezopa napisał lub zebrał zestaw bajek, znanych dziś jako "Bajki Ezopa". Wśród nich była bajka "Kruk i dzban", w której uczono o spragniony wrona, który pije z wiadra, rzucając w niego kamieniami, aż poziom wody nie dotarł do góry.

Kilka tysięcy lat później naukowcy zdali sobie sprawę, że ta historia to doskonały sposób na sprawdzenie inteligencji zwierzęcia. Taki eksperyment pokazał, że испытуемое istota rozumie przyczynę i skutek. Wrony, gawrony i sójki celował w tym eksperymencie. Wyższe naczelne również przeszły test, i w tym roku do listy dodano jeszcze jedno zwierzę — szop.

W trakcie badania osiem szopy do czynienia z cylindrem, w którym pływał zefir. Ale pływał on zbyt daleko, aby można go było dostać. Dwa szopa postanowili rzucać kamieniami w cylinder, a tym samym podnieść poziom wody i zdobyć nagrodę.

Inni badani zakładają własne kreatywne rozwiązania, których nie spodziewaliśmy się testowi. Wykorzystując swoje doświadczenie опустошителя śmietnika, jeden szop wskoczył na cylinder i zaczął kołysać się z boku na bok, dopóki nie potrącił. W innym eksperymencie, w którym były pływające i tonące kulki zamiast kamieni, naukowcy mieli nadzieję, że szopy będą wyciągać pływające kulki i wrzucać do wody tonących. Zamiast tego niektóre zwierzęta wielokrotnie окунали pływająca kulka, aż kawałki pianki są przyklejone do ściany cylindra lub do samego piłka.

Fizycy stworzyli pierwszy topologicznych laser

Fizycy z uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego twierdzą, że stworzyli nowy typ "топологического" lasera, który może przyjąć dowolną formę, wąż wijący się wokół jamy bez rozpraszania światła. W oparciu o pracy urządzenia leży koncepcja topologicznych izolatorów (materiałów, które odbywa się tylko na powierzchni, ale izolują w zakresie), która przyniosła twórcom nagrodę nobla w dziedzinie fizyki w 2016 roku.

Zwykle jamy lasera, wzmocniona światłem, ma kształt pierścienia. Ona bardziej wydajna, niż formy z ostrymi narożnikami, ale między pierścieniami pozostają puste przestrzenie. Naukowcy pokonali tę przeszkodę, tworząc topological brzusznej z wykorzystaniem emisji fotonów kryształu jako lustra. W szczególności, używali dwa fotonicznych kryształów z różnymi топологиями, z których jeden był gwiaździstej komórką w kwadratowej siatce, a drugi — trójkątny kratką z chwytem powietrza otworami. Бубакар Bart, członek zespołu naukowców, porównał je z pana paczka i кренделем: oba chleba wyroby z dziurami, ale inną liczbę dziur nadaje im charakterystyczny kształt.

Jak tylko kryształy na miejscu, a interfejs przybiera pożądany kształt, system włącza się aktywacją pola magnetycznego. To zmienia kierunek, w którym promieniuje światło, czyli pozwala skierować strumień światła. Pierwszym zastosowaniem było umieszczenie większej liczby laserów na chipie, dzięki czemu powinna wzrosnąć prędkość optycznych komunikacji. Jednak w ogólnym porządku rzeczy to wygląda na krok do przodu w kierunku optycznych obliczeń.

Naukowców взбудоражил экситоний

Fizyka całego świata взбудоражены otwieraniem nowej formy materii — экситония. Jest ona wykonana z dziwnych cząstekpod nazwą "экситоны", które są stanem związanym zbiegłego elektronu i dziury, z której dopiero co uciekł, притягиваемых кулоновской siłą. Harvard fizyk-teoretyk Burt Halperin zasugerował istnienie экситония jeszcze w latach 1960-tych i od tamtej pory naukowcy próbowali udowodnić lub obalić jego przypuszczenia.

Podobnie Jak w przypadku wielu wielkich odkryć naukowych, otwieranie экситония sprawdzali z całą starannością. Odpowiedzialna za otwieranie zespół z Uniwersytetu stanu Illinois w Urbana-Champaign w rzeczywistości opracowała nową metodę spektroskopii M-EELS specjalnie dla wyszukiwania экситонов. Jednak ich moment triumfu nadeszła, kiedy naukowcy przeprowadzali testy kalibracyjne swojej nowej metody. Jeden członek zespołu wszedł do pokoju, a wszyscy patrzyli na deskę i powiedzieli, że tylko co mierzyli "miękki плазмон", poprzednik экситонной kondensacji.

Prowadzący badania profesor Peter Аббамонт porównał odkrycie to z бозоном Higgsa — nie będzie miał zastosowania w rzeczywistym świecie, ale to pokazuje, że nasze obecne zrozumienie mechaniki kwantowej jest bardzo prawdziwe.

Stworzone przez nanomaszyny, które zabijają nowotwór

Naukowcy z Uniwersytetu w Durham stwierdził, że stworzyli nanomaszyny, które всверливаться w komórki nowotworowe i zabijać je w zaledwie 60 sekund. W pomyślnym teście, przeprowadzonym przez uniwersytet, małe maszyny zaledwie 1-3 minuty przenikały przez zewnętrzną błonę komórki nowotworowej prostaty i niszczyły jej.

Te nanomaszyny 50 000 razy mniejsza od średnicy ludzkiego włosa. Są aktywowane światłem i obracają się dwa-trzy miliony razy na sekundę, aby móc się przebić przez ściany komórkowe. Osiągając swój cel, albo zabili ją, albo dostarczyć cenny ładunek w postaci leków.

Póki co te nanomaszyny używane w jednym typie komórek, ale wyniki zachęcają naukowców przenieść do mikroorganizmów i małe ryby. Następnie przejdą do ślepuszonki i w końcu do ludzi.

Międzygwiezdny asteroida mógł być obcym statkiem kosmicznym

Minęło zaledwie parę miesięcy od tego czasu, jak astronomowie radośnie poinformowały o otwarciu naszego pierwszego międzygwiazdowego gościa, asteroidy o nazwie "Умуамуа". Od tamtej pory obserwowali wiele dziwnego w jego zachowaniu, a niektórzy nawet myśleli, że on nie jest z naszego układu Słonecznego. Co więcej, okazał się tak dziwne, że w nim podejrzewam, statek kosmiczny obcych.

Przede wszystkim — forma. Умуамуа ma kształt cygara stosunek długości do szerokości 10:1, to niesamowite. Najpierw myśleliśmy, że to kometa, ale gdy w czasie zbliżania się do Słońca, jej ogon nie zaczął się topić, stało się jasne, że to nie kometa. Niektórzy eksperci twierdzą, że prędkość, z jaką obraca się ten obiekt, zerwała by zwykły asteroida. Wygląda na to, że jest specjalnie zaprojektowany do przetrwania w ich międzygwiezdnych podróży.

Czy Może być pochodzenia sztucznego? Niektórzy uważają, że to sonda kosmitów, inni — statek ze złamanym silnikiem, który dryfuje w kosmosie. SETI już нацелила na asteroidzie swoje teleskopy, więc wkrótce się dowiemy.