Десять главных достижений науки. Компьютер выиграл миллион долларов Достижения в науке

Уходящий 2016 год запомнится историческими научными событиями. Бал правят физики и астрономы: они совершили самые обсуждаемые и волнующие общественность открытия, связанные с черными дырами, теорией относительности и иными мирами. Многого добились и биологи, модифицирующие геномы и экспериментирующие на людях. «Лента.ру» вспоминает самые важные научные результаты года.

Словили волну

11 февраля 2016 года весь мир узнал о существовании гравитационных волн - было объявлено об их экспериментальном открытии. Предсказанные еще общей теорией относительности Альберта Эйнштейна, они десятилетиями ускользали от приборов ученых. И вот 14 сентября 2015 года в 05:51 утра по летнему североамериканскому восточному времени (13:51 по московскому) в обсерватории LIGO (лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) были впервые зафиксированы гравитационные волны. Их породило слияние двух черных дыр в одну массивную черную дыру. Это произошло 1,3 миллиарда лет назад, но гравитационное возмущение пространства-времени достигло Земли только сейчас.

LIGO - это система из двух одинаковых детекторов, тщательно настроенных для регистрации невероятно малых смещений от прохождения гравитационных волн. Детекторы расположены на расстоянии трех тысяч километров друг от друга в Ливингстоне, штат Луизиана, и Хэнфорде, штат Вашингтон. Проект был предложен в 1992 году группой американских ученых, в которую входил в том числе Кип Торн, известный своим участием в создании фильма «Интерстеллар». LIGO, обошедшаяся в 370 миллионов долларов, приступила к работе еще в 2002 году, но поймать гравитационную волну удалось только после модернизации, осуществленной в 2010-2015 годах.

Вторая Земля

В августе журнал Nature опубликовал статью астрономов Европейской южной обсерватории об обнаружении у самой близкой к Солнечной системе звезды - Проксимы Центавра - экзопланеты, похожей на Землю. Небесное тело, названное Proxima b, в 1,3 раза тяжелее Земли, вращается вокруг Проксимы Центавра по почти круговой орбите с периодом 11,2 дня и находится на расстоянии 0,05 астрономической единицы (7,5 миллиона километров) от нее. Похожей на Землю эту планету делает то, что она находится в зоне обитаемости своего солнца. То есть условия на Proxima b могут напоминать земные. Если выяснится, что у планеты есть магнитное поле, плотная атмосфера и океаны жидкой воды, то вероятность существования там жизни весьма высока.

Изображение: ESO / M. Kornmesser

Го играть в го

Настольная игра го считается одной из самых сложных для освоения искусственным интеллектом. Однако программа AlphaGo, разработанная компанией DeepMind, сумела обыграть чемпиона мира по го корейца Ли Седоля - в четырех из пяти партий.

AlphaGo использует так называемые сети значений для оценки положения фигур на доске и сети правил для выбора ходов. Эти нейронные сети обучаются игре, анализируя известные партии, а также путем проб и ошибок, играя в одиночку. Прежде чем сразиться с Ли Седолем, искусственный интеллект обыграл другие программы в 99,8 процента партий, а затем превзошел чемпиона Европы.

Третий не лишний

В апреле 2016 года в Мексике появился на свет ребенок, зачатый с участием митохондриальной ДНК третьего человека. Метод «трех родителей» заключается в пересадке ДНК митохондрий от женщины-донора в яйцеклетку матери. Ученые полагают, что это позволяет избежать влияния мутаций со стороны матери, способных вызвать такие заболевания, как диабет или глухота.

Операцию проводил американский хирург Джон Чан (John Zhang). Мексику он выбрал потому, что в США применение этой методики запрещено. Ребенок родился здоровым, никаких негативных последствий у него на настоящий момент не отмечено.

Девятая планета

20 января астрономы Майкл Браун и Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института в Пасадене сообщили об обнаружении за пределами орбиты Плутона объекта размером с Нептун, который в 10 раз тяжелее Земли. Минимальное расстояние между Солнцем и этим небесным телом - 200 астрономических единиц (в семь раз больше, чем между Нептуном и Солнцем). Максимальное удаление Планеты Х оценивается в 600-1200 астрономических единиц.

Планету ученые открыли, анализируя данные по оказываемому ею гравитационному воздействию на другие небесные тела. Вероятность ошибки Браун и Батыгин оценивают в 0,007 процента, однако официально Солнечная система обретет девятую планету, только когда ее увидят в телескоп. Для этого астрономы зарезервировали время на японской обсерватории Subaru на Гавайях. Подтверждение существования небесного тела займет примерно пять лет.

Звезды с сюрпризом

Изображение: capnhack.com

В уходящем году астрономы обнаружили еще одну звезду с нерегулярно меняющимся блеском - EPIC 204278916. В 2015-м была выявлена одиночная звезда в созвездии Лебедя KIC 8462852 с очень необычным поведением. Ее светимость падала на 20 процентов и оставалась на таком низком уровне различные промежутки времени (от 5 до 80 дней). Это указывает на то, что вокруг звезды находится рой плотно прилегающих крупных объектов, и некоторые исследователи предположили, что KIC 8462852 окружают астроинженерные сооружения, например, сфера Дайсона.

EPIC 204278916 также удивила ученых. Блеск звезды, согласно данным космического телескопа «Кеплер», снижался до 65 процентов от максимального в течение 25 суток наблюдений. Сильные провалы в кривой блеска означают, что звезду закрывал объект, сравнимый с ней по своим размерам. Как и в случае с KIC 8462852, вряд ли тому причиной плотное облако комет: потребовалось бы несколько сотен тысяч комет с гигантскими ядрами.

В 2017 году ученые попробуют найти регулярность в изменениях блеска звезды и установить их истинную природу. Если этого не произойдет, придется признать, что астрономы столкнулись с чем-то совсем невероятным.

Генная революция

16 ноября журнал Nature сообщил, что китайские ученые впервые модифицировали геном живого человека. Конечно, не весь, а небольшую его часть. Пациенту с метастазирующим раком легких модифицировали T-лимфоциты с помощью технологии CRISPR, отключив ген, кодирующий белок PD-1, который снижает активность иммунных клеток и способствует развитию рака.

По словам исследователей, все прошло успешно, и пациент в ближайшее время получит вторую инъекцию. Кроме того, в испытаниях примут участие еще 10 человек, каждому из которых сделают от двух до четырех инъекций. Все добровольцы будут наблюдаться в течение шести месяцев для проверки, может ли лечение вызвать серьезные побочные эффекты.

По минимуму

В марте в журнале Science ученые сообщили, что им удалось создать бактерию с синтетическим геномом, убрав из него все гены, без которых организм мог обойтись. Для этого использовали микоплазму M. mycoides, чей изначальный геном состоял примерно из 900 генов, которые были классифицированы как необходимые или несущественные. На основе всей доступной информации и с помощью постоянных экспериментальных проверок ученые смогли определить минимальный геном - необходимый набор генов, жизненно необходимых для существования бактерии.

В результате был получен новый штамм бактерий - JCVI-syn3.0 с геномом, сокращенным вдвое по сравнению с предыдущей версией - 531 тысяча спаренных оснований. Он кодирует 438 белков и 35 видов регуляторной РНК - всего 437 генов.

Превратить в яйцо

Еще одно достижение биотехнологий связано со стволовыми клетками, полученными от мышей. Японские ученые из Университета Кюсю в Фукуоке впервые добились их трансформации в яйцеклетки (ооциты). Фактически они получили из стволовых клеток многоклеточный живой организм.

Ооцит относится к клеткам, обладающим тотипотентностью - способностью делиться и превращаться в клетки всех других видов. Ученые подвергли полученные ооциты экстракорпоральному оплодотворению. Клетки затем переносились в тело суррогатных самок, где развивались в здоровых детенышей.

Созданные в лабораторных условиях мыши обладали фертильностью и могли рожать здоровых грызунов. Кроме того, эмбриональные стволовые клетки могли быть повторно воспроизведены из яйцеклеток, полученных в культуре и оплодотворенных в пробирке.

Хитрое ведро

Инженеры НАСА сенсационно подтвердили работоспособность двигателя EmDrive, «нарушающего» законы физики. Статья прошла рецензирование экспертов и была опубликована в научном журнале Journal of Propulsion and Power.

В статье сообщается, что EmDrive в вакууме способен развивать тягу в 1,2 миллиньютона на киловатт. Рецензенты не смогли придраться к конструкции испытательного стенда и агрегата, а авторы работы - найти обратную силу, отвечающую на развиваемую EmDrive реактивную тягу. То есть двигатель перемещается, но ничего не испускает. Обратную силу требует закон сохранения импульса.

Масла в огонь подливает и то, что китайские ученые объявили об успешных испытаниях EmDrive на борту космической лаборатории «Тяньгун-2» и теперь собираются применять его на орбитальных спутниках. Тем не менее многие специалисты по-прежнему настроены скептически и считают, что авторы статьи, возможно, упустили из расчета влияние каких-нибудь дополнительных факторов

Научные открытия 2016 действительно потрясли мир. Начиная от пары сталкивающихся черных дыр в миллиарде световых лет от Земли, продолжая вирусом Зика, который сеет хаос в Южной Америке, заставляя Всемирную организацию здравоохранения объявить чрезвычайную ситуацию.

Конечно же, и то, что наша планета продолжает нагреваться, побивая рекорды температуры и сокращения арктических льдов. А медицинские прорывы в исследованиях позволили по-новому взглянуть на эволюцию человека. А теперь давайте подробнее рассмотрим некоторые из лучших научных открытий 2016:

1. Теория гравитационных волн Эйнштейна была наконец-то подтверждена

Теория гравитации Эйнштейна была опубликована в 1916 году и предсказывала существование неуловимой ряби в ткани пространства, известной как гравитационные волны. Подтвердить эту теорию стало возможно благодаря проекту LIGO (гравитационно-волновая обсерватория). Этот объект начал собирать данные в 2002 году и в феврале 2016 года ученые объявили о том, что детектор LIGO поймал мимолетный сигнал гравитационных волн, выпущенный парой сталкивающихся черных дыр. И это было не разовое достижение: всего четыре месяца спустя, ученые обнаружили еще один взрыв гравитационных волн, от другой пары черных дыр.

Астрономы и физики были на седьмом небе от такого большого открытия. Ведь это стало долгожданным подтверждением теории Эйнштейна, известной как теория относительности . Ученые полагают, что это достижение откроет новую эру в гравитационной волновой астрономии.

2. Была найдена «новая Земля» (Вроде бы…)

Открытие планеты Проксима Центавра B (далее Проксима В) было провозглашено знаковым. Часть волнения возникает из-за факта, что Проксима Центавра – ближайшая к Солнцу звездная система. Сама же Проксима В расположена на расстоянии примерно 4,22 светового года. Планета примерно такого же размера как и Земля. Что более важно, её орбита лежит в пределах «обитаемой зоны» своей звезды, а это означает, что существуют все необходимые условия для образования воды на поверхности планеты. А это дает возможность, что там может существовать жизнь.

Но вопрос остаётся открытым: действительно ли Проксима В напоминает Землю? Утверждать об этом сложно. Так как наша планета вращается гораздо ближе к своей звезде, чем это делает Земля по отношению к Солнцу, к тому же силы приливов, вполне возможно «блокируют» планету, заставляя её держать одну сторону постоянно под солнцем, создавая температурный контраст между двумя полушариями. Также из-за своей низкой орбиты, Проксима В может постоянно подвергаться смертельной радиации и потокам звездного ветра (очень горячая плазма, выбрасываемая с поверхности звезд). Это, возможно, сдувает атмосферу, если она когда-либо была на планете. Тем не менее, планета остаётся захватывающей областью для дальнейших исследований.

3. Дети теперь могут рождаться от трех родителей

В конце 2016 правительственное агентство, которое регулирует лечения бесплодия в Великобритании, дало зеленый свет для клиники, подавшей заявку на лицензию по осуществлению процедуры митохондриальной заместительной терапии (МЗТ) . Она будет предлагаться женщинам, чья ДНК имеет риск передачи генетических заболеваний своим детям. Методика включает в себя замену дефектных митохондрий в яйцеклетке матери здоровыми митохондриями от донора. Ребенок будет по-прежнему наследовать полный набор 46 хромосом от матери и отца, но у него будут и митохондрии донора.

4. Первые люди и их миграции

Мы знаем, что наш вид Homo Sapiens возник в Африке, а затем распространился по всему миру. Но восстановление деталей таких миграций на деле оказывается очень сложным. В прошлом году к этой загадке было добавлено еще несколько новых фактов. Анализ каменных орудий на территории Индии предполагает, что ранние представители рода Homo Sapiens достигли Азии около 2,6 миллиона лет назад, а это на 500 тысяч лет раньше, чем считалось до этого. Так же более детально были проведены изучения роли изменения климата в некоторых миграциях. В ходе исследований были выявлены доказательства, что неандертальцы проводили траурные ритуалы , которые включали в себя использование огня, костей животных и рогов.

Так же человечество на один шаг приблизилось к разгадке происхождения Homo floresiensis , которого часто называют «хоббитом» . Долгое время оставалось загадкой, как именно эти крошечные люди, жившие на индонезийском острове Флорес десятки тысяч лет назад, добрались до этого места и от кого они вообще произошли. Но новый анализ зубов и костей на первоначальном месте раскопок показывают, что «хоббиты» были карликовой формой человека прямоходящего (Homo erectus ) .

5. Окраины Солнечной системы раскрыли свои секреты

Еще ни один человек не отважился полететь дальше Луны, но мы постепенно узнаем всё больше информации о планетах нашей Солнечной системы . В прошедшем году астрономы с помощью телескопа Hubble обнаружили огромные гейзеры соленой воды, извергаемые вверх с поверхности Europa (один из спутников Юпитера). А в июле 2016 года, после пятилетнего путешествия, Juno (космический аппарат НАСА) наконец-то достиг Юпитера, где приступил к изучению атмосферы гигантской планеты.

Автоматическая межпланетная станция НАСА «Новые горизонты» (New Horizons ) , запущенная в 2006 году рамках программы «Новые рубежи», была предназначена для изучения Плутона и его естественного спутника Харона, уже позволила узнать, что на поверхности этой планеты гигантские горы плавают как айсберги в море азота. И даже карликовые планеты порадовали человечество несколькими интересными фактами. Например, Церера имеет ледяные вулканы и, возможно, даже тонкий слой атмосферы.

6. Животные понимают намного больше, чем мы могли представить

В течение многих лет ученые полагали, что только люди имели способность к «теории разума» – возможность рассуждать об убеждениях другого человека. Но в этом году исследователи пришли к выводу, что три вида обезьян-шимпанзе , бонобо и орангутанов тоже имеют эту замечательную способность. Более мелкие существа не могут попасть «внутрь головы» друг друга, но даже мыши, оказывается, могут испытывать определенный уровень сопереживания. Исследователи обнаружили что если здоровые мыши находятся вблизи мышей, которые больны, здоровые мыши становятся более чувствительными к боли.

7. Искусственный интеллект опять победил…

Древняя китайская настольная игра Go имеет миллиарды – миллиардов возможных комбинаций ходов. Она рассматривается как одно из самых серьезных испытаний для искусственного интеллекта . Несмотря на то, что компьютерные программы уже довольно неплохо освоили такие игры как шахматы и шашки, и даже одерживали победы над чемпионами мира в этих дисциплинах, высокий уровень интуиции и стратегического мышления, которое требуется от игрока в Go, делает ее гораздо сложнее вышеуказанных игр и очень трудной в освоении для компьютера.

Но программе AlphaGo , разработанной подразделением Google, компанией DeepMind , в ходе проведения соревнований в эту игру удалось одержать уверенную победу над мировым чемпионом корейцем Ли Си Долом со счётом 4:1. При этом программа использовала нейронные сети для анализа около 30 миллионов ходов, сделанных человеческими экспертами, а также применив комбинации, которые использовались, играя против самой себя.

8. Выражение «птичьи мозги» не должно быть больше оскорблением

В прошлом году ученые обнаружили, что некоторые виды ворон удивительно искусно используют предметы, которые предназначены непосредственно для человека. Например, Новокаледонский ворон , может согнуть палочки, превратив их в крючья. Исследователи полагают, что некоторые виды птиц столь же умны, как обезьяны (возможно потому, что их мозговые клетки «упакованы» очень плотно). Так же было проведено исследование, которое выявило, что новорожденные утята могут понимать некоторые абстрактные понятия.

9. История, рассказанная из хвоста динозавра

Пернатый динозавр умер почти 100 миллионов лет назад, но благодаря янтарю меловой эпохи, небольшой кусочек оперения хвоста пережил разрушительное действие времени и сохранился в почти первозданном состоянии. Обнаруженное в Мьянме перо, как полагают, принадлежало тероподу . Несмотря на то, что перья являются внушительными, исследователи не до конца уверены мог ли летать этот динозавр. Перья, возможно, регулировали температуру, или иметь декоративную функцию.

10. Вавилонские астрономы следили за Юпитером

Мы уже знали, что жители Вавилона жили на территории современного Ирака. Они владели передовыми математическими и астрономическими знаниями. Это подтверждает новый анализ четырех древних табличек, датируемых от 350 до 50 г. до н.э. Их расшифровка указывает на то, что жители Вавилона использовали сложные геометрические методы для отслеживания Юпитера в ночном небе. Примечательно, что европейские астрономы начнут это делать только спустя 14 веков.

Это только немногие научные открытия 2016, мы же продолжаем …

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .