Самые важные науки в настоящее время
Наука-2020 лучшее: журнал Science назвал десятку важнейших научных прорывов
Уходящий год был богат на неожиданные и яркие научные новости.
Иллюстрация Pixabay
Учёные испытывают более 50 вариантов вакцины от коронавируса SARS-CoV-2.
Иллюстрация Pixabay
Новая методика была испытана с участием двух пациентов с тяжёлыми генетическими заболеваниями крови.
Иллюстрация Pixabay
Полевые работники проводят много времени в малолюдных местах, где они особенно уязвимы для агрессии.
Фото Katherine Arntzen, Georgia Southern University.
Климатологи уточнили масштабы глобального потепления.
Фото ISS expedition 7 crew/EOL/NASA.
Впервые астрономы обнаружили быстрый радиовсплеск в Млечном Пути.
Иллюстрация James Josephides/Swinburne.
На найденном рисунке изображено восемь охотников и шесть жертв.
Фото Endra/Griffith University.
Нить ДНК ВИЧ (голубая) встраивается в ДНК человека.
Иллюстрация Janet Iwas/CC BY NC SA.
Физики осуществили давнюю мечту.
Иллюстрация Pixabay
Эксперимент показал, что чёрные вороны обладают зачатками сознания.
Фото Wikimedia Commons.
Журнал Science выбрал десять самых ярких достижений науки 2020 года. Со многими из них Вести.Ru уже знакомили своих читателей. По ссылкам можно найти подробные материалы, рассказывающие об этих прорывах.
Остановить вирус
Самым заметным событием уходящего года, бесспорно, стала пандемия COVID-19. Человечество бросило на борьбу с новой угрозой свои лучшие умы, очень много сил и ресурсов. Никогда ещё ни одна инфекция не была предметом стольких исследований, выполненных в столь короткий срок.
Например, на 10 декабря 2020 года в стадии разработки находились 162 варианта вакцины от SARS-CoV-2, а 52 уже проходили клинические испытания.
В нашей стране созданы три варианта вакцины. Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи разработал препарат «Спутник V», который уже используется для широкомасштабной вакцинации населения. Также стартовали пострегистрационные испытания вакцины «ЭпиВакКорона», созданной специалистами Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор». Наконец, уже в феврале 2021 года планируется зарегистрировать препарат, созданный в Федеральном научном центре исследований и разработки иммунобиологических препаратов имени М. П. Чумакова РАН.
В США и некоторых других странах была одобрена к применению вакцина Pfizer-BioNTech. За ним практически по пятам следует препарат компании Moderna. Многообещающе выглядят результаты испытаний вакцины AstraZeneca-Oxford и препарата от китайской компании Sinopharm.
Кроме того, учёные упорно работают над созданием лекарств, помогающих лечить больных с COVID-19 и мешающих передаче нового для человечества вируса.
Вопросы крови
Ещё одним крупным прорывом стал экспериментальный метод лечения двух ранее неизлечимых заболеваний крови с помощью технологии редактирования генома CRISPR.
Мы подробно рассказывали об этом исследовании ещё в 2019 году, до его завершения. В 2020 же году эксперимент был завершён и показал впечатляющие результаты.
Биологи помогли пациентам, страдающим бета-талассемией и серповидно-клеточной анемией. Оба заболевания связаны с дефектами эритроцитов – клеток крови, переносящих кислород.
Учёные выделили из крови пациентов стволовые клетки, являющиеся ранними предшественниками клеток крови. Исследователи отредактировали ДНК этих клеток, исправив мутации, ведущие к бета-талассемии и серповидно-клеточной анемии. Одновременно врачи с помощью химиотерапии уничтожили в организме пациентов дефектные клетки-предшественники.
После этого в кровь добровольцев были возвращены исправленные стволовые клетки. Они заняли освободившееся место, размножились и стали производить нормальные эритроциты. Таким путём обе болезни были излечены.
Равенство для учёных
Сотрудники Science посчитали прорывом в науке событие, не имеющее отношения к открытиям и разработкам, но важное для многих учёных. Это объединение чернокожих научных работников в борьбе с расизмом.
Эта история началась в мае 2020 года в Нью-Йорке. Орнитолог Кристиан Купер (Christian Cooper), изучавший там птиц, встретил белую незнакомку с собакой. Учёный вежливо попросил женщину привязать животное. В ответ та позвонила в полицию и сообщила, что ей угрожает чернокожий мужчина.
Видеозапись этого инцидента приобрела вирусную популярность в Сети. Ролик породил бурю дискуссий о предвзятости, с которой люди сталкиваются из-за своего цвета кожи. Стоит ли добавлять, что для учёных, работающих в полевых условиях, подобная агрессия со стороны случайных встречных может быть попросту опасна?
Этот случай привёл к появлению в социальных сетях хэштега #BlackBirdersWeek («Неделя чернокожих орнитологов»). За ним последовали аналогичные хэштеги, посвящённые учёным из разных областей, от физики до нейробиологии. Чернокожие исследователи стали объединяться в виртуальные сообщества, чтобы вместе противостоять расизму.
Будет жарко
Подавляющее большинство климатологов давным-давно согласилось с тем, что прямо сейчас происходит глобальное потепление климата, а его причина – промышленные выбросы углекислого газа. Но насколько потеплеет Земля, если уровень CO2 удвоится по сравнению с доиндустриальной эпохой?
Ещё несколько десятилетий назад высказывались самые разные прогнозы: от 1,5 °C до 4,5 °C. Для такой чувствительной системы, как климат, эта разница огромна. Первый сценарий приведёт к достаточно мягким последствиям, а второй – к просто катастрофическим.
Исследователи подчёркивают, что даже самый мягкий из оставшихся сценариев ведёт к затоплению прибрежных городов и вынужденному переселению миллионов людей.
Всё это случится, когда уровень углекислого газа удвоится по сравнению с доиндустриальной эпохой. И если человечество не предпримет решительных мер, эта отметка будет пройдена уже к 2060 году.
С любовью, Галактика
В 2020 году астрономы разгадали интригующую загадку. Они выяснили, откуда берутся быстрые радиовсплески. Так называются короткие всплески радиоволн, приходящие из космоса, природа которых долго оставалась неизвестной.
В уходящем году наблюдатели впервые зафиксировали такую вспышку, произошедшую в Млечном Пути. Что самое приятное, они определили источник сигнала. Им оказался магнетар – нейтронная звезда с аномально сильным магнитным полем. Между прочим, подобные объекты являются самыми мощными магнитами во Вселенной.
Особенности донациональной охоты
В самом конце 2019 года археологи отчитались об удивительном открытии. Они обнаружили древнейшую в мире сцену охоты. Эксперты Science решили не быть формалистами и включили это яркое достижение в список прорывов 2020 года.
Произведение доисторического искусства было обнаружено в пещере индонезийского острова Сулавеси. Оно было выполнено 44 тысячи лет назад. Для сравнения: самым ранним образцам пещерной живописи в Европе не более 21 тысячи лет.
Картина изображает восьмерых охотников. Они представляют собой полулюдей-полуживотных. Эти монстры вооружены копьями и верёвками и преследуют двух бородавчатых свиней и четырёх карликовых буйволов.
Сложить головоломку
Уходящий год ознаменовался крупным прорывом и в биологии. Искусственный интеллект решил задачу, которая не давалась учёным полвека. Речь идёт о прогнозировании трёхмерной структуры молекулы белка.
Почему это так важно для человечества? Потому что белки являются основой всего живого. Это не только строительный материал наших тел, но и регуляторы, управляющие практически всеми процессами в живой клетке. Неудивительно, что эти вещества – предмет пристального интереса биологов.
При этом молекула белка может быть очень сложной, ведь она представляет собой длинную цепочку из звеньев-аминокислот. У каждого белка индивидуальная последовательность этих звеньев. В ней закодированы все свойства молекулы, в том числе и её трёхмерная форма. Последняя очень важна: от неё зависит, какую работу белок сможет выполнять в клетке.
Биологи около 50 лет пытались научиться предсказывать пространственную структуру молекулы белка по его аминокислотной последовательности. Но только в 2020 году эту задачу решила искусственная нейронная сеть AlphaFold, созданная компанией DeepMind. Искусственный интеллект предсказал структуру молекулы с точностью, сравнимой с размером атома.
Сейчас структуру белков определяют долгим и дорогостоящим способом, а подчас это и вовсе невозможно. Любая помощь в этом деле открывает для науки и человечества весьма приятные перспективы.
Где спрятать ВИЧ
В 2020 году биологи разобрались, как некоторым людям удаётся противостоять ВИЧ-инфекции.
Напомним, что этот патоген хранит наследственную информацию в РНК. Но он умеет переписывать её на ДНК и встраивать эту нить ДНК в человеческие хромосомы. Такие чужеродные фрагменты ДНК называются провирусами.
Когда человеческая клетка считывает команды, зашифрованные в её собственном геноме, она может случайно считать и ДНК провируса. А последняя даёт клетке команду синтезировать вирус.
Из-за провирусов от ВИЧ почти невозможно вылечиться до конца. Антивирусные препараты уничтожают патоген в крови, но клетки, считывая команды «чужаков», синтезируют всё новые копии вируса. В итоге пациент вынужден принимать лекарства всю жизнь.
Однако примерно 0,5% из 38 миллионов человек, живущих с ВИЧ, являются исключением из этого правила. Они не принимают антивирусных средств и при этом годами остаются здоровыми.
Авторы нового исследования разобрались, откуда берётся такая суперспособность. Оказалось, что у «повелителей ВИЧ» 45% провирусов находится в «мусорных» участках ДНК, которые лишены работающих генов и потому обычно не считываются. У обычных ВИЧ-инфицированных в такой «тихой гавани» находится только 17% провирусов.
Учёные надеются понять механизмы, вытесняющие провирусы в «мусорные» участки генома, и использовать их для лечения ВИЧ-инфекции.
Не оказывая сопротивления
В 2020 году сбылась ещё одна давняя мечта, на сей раз у физиков. Экспериментаторы получили сверхпроводящее состояние вещества при комнатной температуре.
Поясним, что в этом состоянии электрическое сопротивление материала строго равно нулю. Это значит, что энергия тока не теряется в проводах. Такое свойство проводника могло бы обеспечить заметную экономию энергии.
Классический способ погрузить вещество в сверхпроводящее состояние – это охладить его почти до абсолютного нуля. Но идея залить линии электропередач жидким гелием не выглядит разумным предложением по экономии средств. Поэтому физики около ста лет упорно ищут способы минимизировать охлаждение.
В 2020 году учёные наконец достигли знаковой черты: они получили сверхпроводящее состояние при комнатной температуре. Правда, для этого потребовалось давление в 2,6 миллиона атмосфер, так что переворота в энергетике в ближайшем будущем ждать не стоит. Однако исследователи надеются, что дальнейшие улучшения и новые открытия откроют дорогу и по-настоящему практичным «комнатным» сверхпроводникам.
О чём думают птицы
В 2020 году сразу две научные группы выяснили, что птицы умнее, чем кажутся.
Основа человеческого интеллекта – новая кора (неокортекс). Она состоит из нескольких горизонтальных слоёв, расположенных друг над другом. При этом вышележащие клетки связаны своими отростками с нижележащими нейронами и образуют вертикальные колонки.
Ещё недавно считалось, что у птиц нет ничего подобного. Однако в уходящем году нейробиологи обнаружили похожую структуру в переднем мозге голубей и сипух. Таким образом, птицы оказались более похожи на человека по строению мозга, чем казалось надменному человечеству.
Вторая статья была посвящена работе мозга чёрных ворон, известных своим выдающимся интеллектом. Экспериментаторы научили птиц поворачивать голову при виде определенной последовательности мигающих огней на мониторе. В это время электроды, вживлённые в мозг ворон, регистрировали активность нейронов.
Учёные зафиксировали любопытные особенности работы мозга ворон. Они могут означать, что животное не просто отвечает реакцией на стимул, как автомат. Оно в некотором смысле осознаёт то, что видит. Получается, что вороны обладают зачатками сознания.
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о самых ярких астрономических открытиях 2020 года и о самых странных научных новостях за прошедший год. Писали мы и о том, чем нас в уходящем году порадовала российская наука.
Список наук
Основные виды наук, классификация наук, научные дисциплины
О науке
Наука — область человеческой деятельности, направленная на выработку и систематизацию объективных знаний о действительности. Эта деятельность осуществляется путём сбора фактов, их регулярного обновления, систематизации и критического анализа.
На этой основе выполняется синтез новых знаний или обобщения, которые описывают наблюдаемые природные или общественные явления и указывают на причинно-следственные связи, что позволяет осуществить прогнозирование. Те гипотезы, которые описывают совокупность наблюдаемых фактов и не опровергаются экспериментами, признаются законами природы или общества.
Основные признаки науки
Наука есть знание, зафиксированное в определённой системе знаков, построенной на основании точных правил.
Наука всегда фиксируется в максимально определённом (для каждого исторического уровня) языке.
Наука является системой знаний о законах функционирования и развития объектов.
Наука представляет собой знание, эмпирически проверяемое и подтверждаемое.
Наука представляет собой систему непрерывно возрастающих и пополняющихся знаний. Это пополнение осуществляется при помощи наиболее совершенных методов.
Наука обладает составом, в который входят предмет, теория и гипотеза, метод и факт, описание эмпирического материала.
Наука в широком смысле включает в себя все условия и компоненты соответствующей деятельности:
— разделение и кооперацию научного труда;
— научные учреждения, экспериментальное и лабораторное оборудование;
— методы научно-исследовательской работы;
— понятийный и категориальный аппарат;
— систему накопления, хранения и использования информации.
Три основных направления в научных исследованиях
1. Фундаментальные научные исследования — это глубокое и всестороннее исследование предмета с целью получения новых основополагающих знаний, а также с целью выяснения закономерностей изучаемых явлений, результаты которых не предполагаются для непосредственного промышленного использования. Термин фундаментальность (лат. fundare — «основывать») отражает направленность этих наук на исследование первопричинных, основных законов природы.
2. Прикладные научные исследования — это такие исследования, которые используют достижения фундаментальной науки для решения практических задач. Результатом исследования является создание и совершенствование новых технологий.
3. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки (НИОКР) — здесь соединяется наука с производством, тем самым обеспечивая как научные, так и технические и инженерные проработки данного проекта. Иногда полученные результаты могут привести к научно-технической революции.
Области науки, система наук
Распространенные классификации наук
По ориентации на практику выделяют
По объекту изучения отрасли фундаментальные науки обычно делятся на три основные группы:
Естественные, социальные и формальные науки составляют фундаментальные науки, которые составляют основу междисциплинарных и прикладных наук, таких как инженерия, медицина и пр.
Специализированные научные дисциплины, которые существуют в нескольких категориях, могут включать части других научных дисциплин, но часто обладают собственной терминологией и опытом.
Иногда используют более расширенную классификацию (с учетом прикладных наук)
Основные вид наук
(прикладные науки выделены в отдельную категорию)
Взаимосвязи между отраслями науки
Формальная наука
Эмпирические науки
Естественные науки
Обществознание
Основа
Логические; Математика; Статистика
Физика; Химия; Биология;
Наука о Земле; Астрономия
Экономика; Политология;
Социология; Психология
Приложение
Инженерное искусство; Сельскохозяйственная наука;
Препарат; Лечение зубов; Аптека
Деловое администрирование;
Судебная практика; Педагогика
Какие бывают науки?
Наукой древности, или протонаукой, была философия. Античные философы стремились познать мир в его единстве. Кроме того, знания об окружающем мире не были столь полны, как сейчас, поэтому наука не разделялась на области. Однако поток информации, которая преобразовывалась в знания, все время рос. И неизбежно из общего знания об окружающем мире стали выделяться отдельные науки, создаваться учебные дисциплины и научные специальности. Назвать их все в рамках этой статьи просто невозможно. Перечислим только основные.
Сегодня науки принято разделять на гуманитарные, общественные, естественные и технические. Также существуют точные науки, к которым относят математику, физику, химию.
Общественные и гуманитарные науки исследуют человека, его духовную, умственную, нравственную, культурную и общественную деятельность. Они часто пересекаются или даже отождествляются друг с другом, а также противопоставляются естественным и точным наукам.
К общественным и гуманитарным наукам относятся следующие.
История изучает деятельность человека в прошлом. Поэтому выделяют истории отдельных периодов, например Древнего мира. Средних веков, Нового времени. Есть истории различных стран и регионов, например Востока.
Этнография считается частью исторической науки. Она изучает народы и другие этнические образования, их состав, культурно-бытовые особенности, расселение.
К историческим наукам относится и археология.
Интересно, что понятия «фалеристика», «нумизматика», «бонистика» обозначают также и коллекционирование медалей, монет и денежных знаков соответственно, но их следует отличать от одноименных наук, хотя коллекционеры часто бывают истинными знатоками в своих областях.
Культурология исследует культуру в целом. Кстати, наука тоже является частью культуры, но ей посвящена отдельная область — науковедение.
Филология — группа наук, которые изучают культуру того или иного народа, выраженную в языке и литературном творчестве. Филология делится на классическую и современную. Классическая изучает латынь и древнегреческий язык, а также другие древние языки. К современной филологии относятся, например, славистика, романо-германская филология и т.д.
С филологией тесно связано литературоведение, изучающее художественную литературу.
Лингвистика, или языкознание, — наука о языках. Она может использовать методы точных наук — к примеру, математики, поэтому существует такая дисциплина, как математическая лингвистика.
Юриспруденция — наука, изучающая свойства государства и права.
Политология — наука о политике.
Социология — наука об обществе.
Экономическая география — наука о территориальной организации экономической жизни общества.
Особое место занимает философия, которую называют наукой о наиболее общих законах развития природы, общества и мышления. Хотя есть устойчивое мнение, что философия не относится к наукам, а является особой формой познания мира — рефлексией, то есть размышлениями, над истоками культуры, предельными вопросами бытия. Надо сказать, что в древности под философией понимались все естественные и гуманитарные науки. В наши дни к ней относятся такие области, как этика, которая изучает мораль и нравственность, и эстетика — учение о сущности и формах прекрасного. Философией также называют методологические основы науки в целом и отдельных ее отраслей.
Естественные науки — разделы знания, которые отвечают за изучение естественных явлений, то есть внешних по отношению к человеку, природных. К естественным наукам относят математику, хотя она чаще рассматривается как точная наука, а также физику, химию, астрономию, физическую географию, биологию и медицину.
Математика — группа наук, которая изучает величины, количественные отношения и пространственные формы. У этой науки существует множество способов классификации. Например, в школе изучают арифметику, элементарную алгебру, элементарную геометрию, теорию элементарных функций и элементы анализа. В высших учебных заведениях на нематематических факультетах изучают высшую математику, которая включает высшую алгебру и математический анализ.
Гораздо более разнообразны дисциплины этой науки, изучаемые на математических специальностях. Это и теория вероятностей, и функциональный анализ, и теория чисел, и топология, и многое другое. Вообще же математику называют царицей наук, и не зря. Математические методы незаменимы во множестве наук, от физики до лингвистики. Не зря ведь великий философ Иммануил Кант сказал: «В каждом отделе естествознания есть лишь столько настоящей науки, сколько в нем математики».
На заседаниях ученого совета физик Дж. Гиббс обычно молчал. Но однажды велось обсуждение, чему посвятить больше занятий в университете: математике или языкам. И тогда Гиббс заговорил. Он сказал: «Математика — это язык!»
Физика — наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, ее структуре и движении. Она сильнее всех других наук связана с математикой и делится на множество областей, таких как механика, атомная физика, физика твердого тела, жидкостей и элементарных частиц, квантовая физика и др. Существуют и науки, находящиеся на стыке различных областей знания, например химическая физика, геофизика и биофизика.
Астрономия — наука о Вселенной, которая изучает происхождение, развитие, строение и движение небесных тел.
Физическая география — система наук, которые изучают географические оболочки Земли. К ним относятся климатология, география почв, океанология и др.
Геология — наука о составе, строении и закономерностях развития нашей планеты.
Геоморфология — наука о рельефе.
Областью геоморфологии является карстоведение — наука о карсте, процессах и формах рельефа, которые развиваются в растворимых в воде горных породах.
Химия — это наука о веществах, их свойствах, строении и превращениях, происходящих в результате взаимодействия, а также о законах, которым эти превращения подчиняются. Химия имеет множество отраслей, среди которых самые значительные — это неорганическая и органическая химия, аналитическая, физическая, коллоидная, квантовая химия и др. Биохимия — синтез двух наук: химии и биологии. Она изучает химический состав живых клеток и организмов, а также происходящие в них процессы.
Биология — система наук, изучающая живые организмы и их взаимодействие с окружающей средой. К биологии относится целый ряд наук, из которых назовем лишь основные.
Ботаника изучает растения. Она подразделяется на такие области, как альгология (наука о водорослях), дендрология (наука о деревьях), палеоботаника (наука об ископаемых растениях), палинология (наука о пыльце ископаемых растений) и др. Зоология изучает животных. В ней выделяют, например, арахнологию — науку о пауках, фелинологию — науку о домашних кошках, кинологию — науку о собаках и многие другие отрасли.
Генетика занимается изучением наследственности и изменчивости организмов.
Физиология — наука о закономерностях функционирования и регуляции биологических систем.
Экология — наука о взаимоотношениях живых организмов между собой и с окружающей средой.
С биологией тесно связана медицина — система знаний и практических мер, целью которых являются диагностика, лечение и профилактика заболеваний. К ней относятся такие теоретические и практические области, как анатомия и физиология человека, медицинская генетика и биохимия, кардиология и неврология, эндокринология, хирургия и терапия. В медицине используются знания некоторых других наук — физики, химии, психологии.
К техническим относятся науки, которые исследуют технику и явления, важные для ее развития. Среди технических наук можно назвать архитектуру, информатику, электротехнику, ядерную энергетику, материаловедение, электротехнику и многие другие.
Единство наук
100 000 лет назад первые люди двинулись на север из глубин Африки, чтобы расселиться по всей Земле. Тайны их путешествия, растянувшегося на тысячелетия, а также особенности современных народов помогают раскрыть геногеография и этногеномика. Эти удивительные науки функционируют во взаимосвязи сразу нескольких наук — генетики, истории, этнографии, географии. Действительно, самые интересные открытия делаются при сотрудничестве разных наук — ведь мир и природа едины.
Курьезы в науках
Вексиллология и геральдика иногда сталкиваются с курьезными случаями. Так, на гербе и флаге Иркутска и Иркутской области изображен фантастический хищный зверь с бобриными лапами. Оказывается, в конце XVIII в. на иркутском гербе присутствовало изображение тигра, местное название которого — бабр. Оно и было упомянуто в описании этого геральдического символа. Во второй половине XIX в. все российские гербы создавали и утверждали заново. Художник был родом из европейской части России и не понял, кто такой бабр, поэтому нарисовал сказочного зверя, напоминающего бобра. Он украшает герб Иркутска и сегодня.
Главные научные открытия 2020 года по версии Hi-News.ru
2020 год оказался полон удивительных открытий. Самым большим достижением современной науки в 2020 году, безусловно, является рекордно быстрая разработка эффективных вакцин против COVID-19. Это самый настоящий подвиг исследователей всего мира, который должен быть отмечен наградами в ближайшее время. Но уходящий год запомнится нам не только пандемией коронавируса: в самых разных областях науки были сделаны поражающие воображения научные открытия. Некоторые из них просто невозможно не заметить – самые детальные снимки Солнца, запуск космического корабля Crew Dragon и его стыковка с Международной космической станцией (МКС), чипирование свиней в рамках проекта Илона Маска Neurolink и обнарудение воды на Луне – вот лишь несколько наиболее запоминающихся открытий 2020 года. Редакция Hi-News.ru поздравляет читателей с Новым Годом и предлагает вспомнить самые важные и наиболее интересные открытия самого жаркого (во всех смыслах этого слова) года в новейшей истории. Поехали!
Самые детальные фотографии Солнца
Так выглядит солнечное пятно в объективе телескопа находится на расстоянии 149,6 миллионов километров от нашей планеты. Размер самого пятна оценивается исследователями в 16 тысяч километров, наиболее мелкие структуры на изображении имеют размеры до 20 километров.
Солнечные пятна – это темные области на Солнце, которые помогают ученым отслеживать активность на поверхности звезды. На фото перед вами самое четкое на сегодняшний день изображение солнечного пятна, полученное с помощью оптического телескопа DKIST (Daniel K. Inouye Solar Telescope), расположенного на Гавайях и оснащенного 4,24-метровым главным зеркалом и системой адаптивной оптики. Само пятно кажется темным из-за того, что плазма в нем более холодная, чем в окружающих пятно областях. Напомним, что солнечные пятна часто являются предвестниками солнечных вспышек – интенсивных выбросов энергии с поверхности Солнца.
Интересно, что фотография пятна под названием AR 2757, была сделана 28 января 2020 года, на этапе ввода телескопа в эксплуатацию. На сегодняшний день DKIST является самым крупным и совершенным наземным солнечным телескопом.
Фосфин в облаках Венеры
В атмосфере Венеры обнаружены следы фосфина — соединения фосфора, которое в условиях Земли вырабатывается только микроорганизмами или синтезируется в лабораторных условиях.
Поиски инопланетной жизни в 2020 году приобрели практически революционный характер. Так, одним из ярчайших событий года стало обнаружение в атмосфере Венеры следов фосфина — газа, вырабатываемого анаэробными микробами на Земле. Фосфин в ядовитых облаках «адской» планеты мог появиться в результате вулканической активности или ударов молнии — но не в таком количестве. Три другие исследовательские группы, однако, не смогли подтвердить полученные ранее выводы, хотя две из трех команд использовали одни и те же данные.
Астрономы, стоявшие за открытием, впоследствии повторно проанализировали свои данные и обнаружили ошибку. Согласно заново обработанным данным, сигнал фосфина по-прежнему улавливался, но намного слабее. Примечательно, что даже малое количество фосфина в венерианских облаках нельзя объяснить только вулконической активностью и молниями. Не исключено, что таинственные химические реакции в атмосфере Венеры превращают фосфористые соединения из извержений и гроз в фосфин. И есть еще шанс, что фосфин появился в результате активности чужеродных бактерий. Подробнее об этом удивительном открытии читайте в материале Рамиса Ганиева.
Вакцины против коронавируса
Будем надеяться, что пандемия COVID-19 закончится в ближайшем будущем.
До пандемии COVID-19 самая быстрая разработка вакцины в истории (против эпидемического паротита) заняла более четырех лет. Но уже в январе 2020 года ученые приступили к работе над вакцинами против коронавируса SARS-CoV-2. Менее чем через год такие вакцины как «Спутник V», вакцина компаний BioNTech и Pfizer были одобрены к применению, а в декабре началась массовая вакцинация населения во многих странах мира, в том числе и России. О том как работает российская вакцина читайте в нашем материале.
Еще больше увлекательных статей об удивительных открытиях 2020 года читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.
Вода на Луне
Вода на Луне. Фото:NASA
31 октября специалисты NASA подтвердили, что с помощью спектрографа SOFIA обнаружилb воду, захваченную внутри освещенной Cолнцем поверхности Луны. Подтверждая, что на Луне может быть больше воды, чем предполагалось ранее, в NASA заявили, что вода не ограничивается холодными, затененными лунными местами, а распределяется по всей лунной поверхности.
Интересно, что на солнечной стороне вода не может перейти в твердое состояние из-за солнечного тепла. На данный момент исследователи точно не знают, как молекулы воды сохраняются на светлой стороне Луны. Но есть предположение, что они таятся в пустотах между зернами лунного грунта. По словам астрофизика Пола Герца (Paul Gertz), это открытие доказывает, что ученым до сих пор мало что известно о лунной поверхности. Если жидкость есть даже на солнечной стороне спутника, значит, на теневой части ее может быть еще больше.
Запуск космического корабля SpaceX Crew Dragon на МКС
Стыковка корабля Crew Dragon с МКС.
Ночью 16 ноября компания SpaceX во второй раз использовала свой космический корабль Crew Dragon для отправки людей на Международную космическую станцию. Как пишет в своей статье мой наш автор Рамис Ганиев, «изначально запуск корабля планировалось произвести раньше, но его перенесли из-за плохих погодных условий. Но 16 ноября, в 03:27 по Москве, ракета-носитель Falcon 9 с кораблем Crew Dragon успешно поднялась в воздух с мыса Канаверал, штат Флорида. После вывода корабля на достаточную высоту, первая ступень Falcon 9 отделилась от нее и благополучно опустилась на плавучую платформу в Атлантическом океане. После небольшого ремонта ее можно будет использовать повторно».
Чипирование Neuralink Илона Маска
Мозговая активность свиньи выглядит так.
2020 года запомнится многим как год, в котором Илон Маск практически в прямом смысле этого слова чипирует свиней. Еще в 2016 году основатель компаний Tesla и SpaceX открыл компанию Neuralink, главная цель которой — создание полноценного нейроинтерфейса, связывающего человеческий мозг с компьютером. Спустя четыре года работы чтобы продемонстрировать как выглядит чип, насколько хорошо работает и в каких целях может использоваться, представители Neuralink подключили устройство к мозгу свиньи. Прямая трансляция с мероприятия велась на официальном YouTube-канале Neuralink и по-прежнему доступна для просмотра.
Самое жаркое десятилетие в истории
Температура на нашей планете растет с каждым годом, а последствия ее изменения негативно сказываются на состоянии дикой природы. В 2020 году результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что рекордные температуры зарегистрированы даже в Арктике, нагревается вдвое быстрее, чем вся остальная часть планеты, создавая самый настоящий экологический хаос для растений и животных. Тревожные данные также гласят, что новый температурный рекорд может быть поставлен уже в 2024 году.
Составлена самая подробная карта Вселенной
Перед вами будни Вселенной: ускорение и распад материи, нагретой до сверхвысоких температур, обжигающий газ, черные дыры и взрывы звезд.
В середине лета 2020 года была представлена самая подробная из когда-либо созданных 3D-карта Вселенной. В составленной более чем 100 астрофизиками карте использовались данные о недавно открытых тусклых галактиках. На самой подробной и обширной карте звездного неба насчитывается около миллиона источников рентгеновского излучения. Рассеянное красное свечение в верхней и нижней частях карты – в основном рентгеновское излучение от горячего газа далеко за пределами Млечного Пути. Белые крапинки представляют собой сигнатуру сверхмассивных черных дыр. Удивительно, но около 80% всех источников на новой карте – гигантские черные дыры, которые находятся в центрах далеких галактик.
10 последних достижений науки, отсылающих нас к будущему
Научные открытия происходят каждый день и меняют мир, в котором мы живем. В этом списке есть ряд сумасшедших научных инноваций, и все они были сделаны в прошлом году. Технологические и медицинские открытия, в которые люди просто не могут поверить, свершаются каждый день и продолжают свершаться с завидной периодичностью. Эти открытия приносят с собой множество новых технологий и методов, которые будут только расти и совершенствоваться с течением времени.
Мы на пороге технологической революции
Телекинез
Люди могут обладать способностями к телекинезу
Умение контролировать движение объекта — это что-то из области научной фантастики, но благодаря исследователям из Колледжа науки и техники Миннесоты оно стало реальностью. Используя неинвазивный метод, известный как электроэнцефалография, задействующий мозговые волны, пятеро студентов смогли управлять движением вертолета.
Глядя в противоположную от вертолета сторону, студенты смогли двигать транспорт в различных направлениях, имитируя движения левой руки, правой руки и обеих рук. Спустя некоторое время участники проекта смогли выполнить с вертолетом несколько маневров, включая прохождение через кольцо. Ученые надеются улучшить эту неинвазивную технологию управления мозговыми волнами, что в конечном счете поможет восстановить движение, слух и зрение у пациентов, страдающих от паралича или нейродегенеративных расстройств.
МРТ сердца
МРТ сердца поможет диагностировать ранние заболевания
Антрациклин остается эффективной формой химиотерапии, но уже доказано, что он может повредить сердца детей, проходящих лечение. Как правило, у большинства детей, пострадавших от этого порока сердца, было обнаружено, что стенки их сердец истончились, а к моменту диагностирования было уже слишком поздно, чтобы что-то делать. Ультразвук зачастую упускает пороки сердца на ранних стадиях исследования и обнаруживает их только когда необратимые повреждения уже приняли свое.
В прошлом году появилась принципиально новая техника. В ходе всесторонних испытаний выяснилось, что T1 МРТ может быть более точным, эффективным и безопасным методом выявления сердечно-сосудистых заболеваний у детей. Врачи смогли увидеть детские пороки сердца раньше и более эффективно, нежели с УЗИ (которые ошибочно показывают, что сердце прекрасно себя чувствует). Это отличный медицинский прогресс для выявления сердечных заболеваний детей раннего возраста.
Эффективный электролиз (расщепление соленой воды)
Альтернативный вид топлива у нас под носом
В гонке в поисках эффективных и богатых альтернативных видов топлива исследователи постоянно пытаются найти способ эффективного расщепления морской воды для производства водородного топлива. В июне прошлого года команда Австралийского исследовательского центра науки электроматериалов обнародовала катализатор, который способен расщеплять океаническую воду, задействовав не очень много энергии.
Катализатор был воплощен в гибкий пластиковый бак, который впитывает и использует энергию, полученную от света, для окисления морской воды. В отличие от существующих методов, которые требуют большого количества энергии для окисления воды, этот метод может вырабатывать достаточно энергии для питания среднего дома и автомобиля в течение целого дня, используя только 5 литров морской воды.
В этом баке содержатся синтетические молекулы хлорофилла, использующие энергию солнца подобно тому, как это делают растения и водоросли. Химических проблем в этом методе тоже нет, в отличие от нынешнего метода расщепления воды, в процессе которого испускаются облака ядовитого газа — хлора.
Этот действенный и эффективный метод может существенно снизить затраты на водородное топливо, что позволит ему стать конкурентоспособным бензину альтернативным топливом в будущем.
Крошечная батарея
Тканевая батарея: новое слово в создании умной одежды и носимой электроники
С изобретением 3D-принтеров пределы для типов сложных и комплексных объектов, которые можно создать, существенно расширились. В прошлом году команда исследователей из Гарварда и Университета Иллинойса смогли синтезировать литий-ионный аккумулятор, который меньше песчинки и тоньше человеческого волоса.
Столь поразительных размеров удалось достичь с помощью тонкого наслоения сети переплетенных электродов. После того как на компьютере был сделан 3D-проект, принтер использовал специально изготовленные жидкие краски, содержащие электроды, которые должны были немедленно затвердевать, попадая на воздух. Такому устройству может найтись масса применений, и все благодаря его размерам. Впрочем, на 3D-принтерах уже печатают кровеносную систему сосудов, поэтому электродами мало кого удивишь.
До появления этой батарейки существование невероятно малых объектов батарейного питания было практически невозможным. Дело в том, что для создания подобных батареек нужны были подобные батарейки, которые могли передать первым энергию. 3D-принтер использует чернила и детальный проект компьютерной программы, создавая подобные микробатарейки.
Биоинженерные части тела
Инженер-любитель сделал бионический протез из кофемашины
6 июня 2013 года группа врачей в Университете Дюка успешно имплантировала первый биоинженерный кровеносный сосуд живому пациенту. Хотя биоинженерия развивается семимильными шагами, эта процедура стала первой успешной имплантацией искусственной биоинженерной части тела.
Вена была имплантирована пациенту, страдающему от конечной стадии заболеваний почек. Сначала ее синтезировали из донорской клетки человека на своеобразных «лесах». Для того чтобы предотвратить атаку инородного тела любыми антителами у пациента, из вены удалили качества, которые могли спровоцировать эту атаку. И сосуд оказался более успешным, нежели имплантаты синтетического или животного происхождения, поскольку не был склонен к свертыванию и не представлял риск заражения во время операции.
Невероятно, но вены изготовлены из тех же гибких материалов, которые их соединяют, а также принимают свойства от клеточной среды и других вен. С успехом такой процедуры эта новая область имеет огромные последствия для дальнейшего развития в мире медицины. Кроме того, через 10-15 лет будет напечатано биоинженерное сердце, если верить прогнозам.
Четырехкварковая частица
Кварки — мельчайшие обнаруженные частицы во Вселенной
Поиск объяснения рождения нашей Вселенной был существенно разогрет после прошлогоднего объявления об обнаружении частицы из четырех кварков. Хотя вам эта находка может показаться не такой уж и важной, для физиков она поднимает ряд новых объяснений и теорий о создании первой материи. До того момента объяснение создания материи было существенно ограничено тем, что были обнаружены лишь частицы с двумя или тремя кварками.
Ученые назвали новую частицу Zc (3900), и они предполагают, что она была создана в первые, неистово горячие секунды после Большого Взрыва. После нескольких лет сложных математических вычислений, проводимых коллаборацией BaBar в Национальной лаборатории ускорения SLAC (аффилированной со Стэнфордским университетом), ученые, работающие на Пекинском электро-позитронном коллайдере (BEPCII) обнаружили эту частицу по ряду случаев. Поскольку ученые вообще весьма щедрый народ, результатами поделились с ребятами на CERN и HEARO в Цукубе, Япония. Это те же ученые, которые недавно наблюдали и выделили 159 подобных частиц. Однако частице не хватало обоснования, пока ученые с детектора Belle в Пекине не подтвердили выделение 307 отдельных частиц этого типа.
Ученые утверждают, что понадобилось провести 10 триллионов триллионов субатомных столкновений в их детекторе, который в два раза больше знаменитого Большого адронного коллайдера в Швейцарии. Некоторые физики выступили с критикой наблюдений, утверждая, что частица является не более, чем двумя мезонами (две кварковых частицы), соединенными вместе. Несмотря на это, частица была принята.
Альтернативное микробное топливо
Микробы являются хозяевами этой планеты
Представьте себе мир, в котором высокоэффективное и недорогое альтернативное топливо можно было бы получить так же легко, как кислород из воздуха вокруг нас. Благодаря коллаборации Министерства энергетики США и команде исследователей в Университете Дюка, у нас могут быть микроорганизмы, которые воплотят мечту в реальность. В последние годы наблюдается все больше успехов в мире альтернативных видов топлива (например, этанола из кукурузы и сахарного тростника). К сожалению, эти методы весьма неэффективны и не выдерживают критику. Не так давно ученые смогли придумать электротопливо, которое сможет «поедать» солнечную энергию, не отнимая у нас воду, еду или землю, подобно большинству альтернативных видов топлива.
В дополнение к низкой потребности в энергии, крошечные микробы могут эффективно синтезировать это электротопливо в лаборатории. Электротопливные микробы были выделены и обнаружены в нефотосинтезирующих бактериях. Они используют электроны в почве в виде пищи и поедают энергию для производства бутанола, взаимодействуя с электричеством и углекислым газом. Используя эту информацию и проведя некоторые манипуляции с генами, ученые включили данный вид микробов в выращенные в лаборатории культуры бактерий, позволив им производить бутанол в огромных количествах. Бутанол сейчас выглядит лучшей альтернативой как этанолу, так и бензину по множеству причин. Будучи более крупной молекулой, бутанол обладает большими возможностями для хранения энергии, нежели этанол, и не абсорбирует воду, поэтому вполне может находиться в газовых баках любого автомобиля и передаваться через бензиновые трубопроводы. Бутаноловые микробы стали многообещающим маяком эпохи альтернативных видов топлива.
Медицинские преимущества серебра
Серебро выглядит так
Исследование о пользе использования серебра в антибиотиках было опубликовано 19 июня прошлого года исследователями Бостонского университета. В то время как уже давно известно, что серебро обладает сильными антибактериальными свойствами, ученые только недавно обнаружили, что оно может превращать обычные антибиотики в антибиотики на стероидах.
В настоящее время известно, что серебро использует множество химических процессов, чтобы препятствовать размножению бактерий, замедлять скорость их метаболизма и нарушать гомеостаз. Эти процессы приводят к ослаблению бактерий и делают их более восприимчивыми к антибиотикам. Множество исследований показало, что смесь серебра и антибиотиков была до 1000 раз более эффективной в убийстве бактерий, нежели просто антибиотики.
Некоторые критики предупреждают, что серебро может оказывать токсичные эффекты на пациентов, но ученые не соглашаются с этим, утверждая, что небольшие и нетоксичные количества серебра только увеличивают эффективность антибиотиков, не принося вреда при лечении. Это весьма интересное открытие для медицинского мира, а применение драгоценных металлов продолжает развиваться в количественном и качественном отношении.
Зрение для слепых
Проблема слепоты может быть решена
Первый прототип бионического глаза был представлен командой австралийских биоинженеров в начале июня прошлого года. Бионический глаз работает с помощью чипа, имплантированного в череп пользователя, а после подключенного к цифровой камере в очках. В то время как очки в настоящее время позволяют пользователю только видеть очертания, прототип должен значительно улучшиться в будущем. Как только камера захватывает изображение, сигнал изменяется и посылается по беспроводному каналу на микрочип. Оттуда сигнал активирует точки на микрочипе, имплантированном в отдел коры головного мозга, отвечающий за зрение. Команда исследователей надеется, что в будущем легкие, удобные и ненавязчивые очки смогут обеспечить максимум комфорта людям с плохим зрением. Их смогут использовать 85% слепых людей.
Иммунитет к раку
Использование мРНК вакцин в лечении рака может стать настоящим прорывом
В прошлом году Университет Рочестера опубликовал исследование, в котором рассматривается механизм противостояния раку у голых землекопов. Эти жутковатые подземные грызуны не самые симпатичные на этой планете, но именно они будут смеяться последними, когда все живое будет умирать от рака.
В пространствах между клетками тел голых землекопов был обнаружен липкий сахар, гиалуронан (HA), и он, похоже, препятствует тесному разрастанию клеток и образованию опухолей. Грубо говоря, это вещество останавливает размножение клеток, как только они достигают определенной плотности. Причиной повышенного количества этого сахара является, как думают ученые, двойная мутация в двух энзимах, способствующих росту HA.
Было обнаружено, что в клетке с низким уровнем HA рак быстро разрастается, но в клетках с высоким уровнем HA опухоль не формируется. Ученые надеются модифицировать лабораторных крыс для получения больших количеств HA и выработать у них иммунитет к раку.