Достижения человечества в 21 веке. Кругом наши. Выдающиеся российские ученые нового тысячелетия. место. Виртуальная и дополненная реальность

12.09.2017

От зарождения первых цивилизаций и до наших дней, человечество стремилось лучшим образом освоиться в недружественных условиях жизни на планете Земля. Постепенное развитие самых примитивных наук вылилось в целую структуру из дисциплин, тяжелых для понимания среднестатистического обывателя. Порой мы даже не замечаем, как некогда революционные открытия удачно интегрировались в современный мир. Тем не менее, некоторые из них нам лишь предстоит изучить. Но даже эти небольшие крупицы знаний, которые доступны прямо сейчас уже предлагают нам целый спектр уникальных возможностей.

Чтобы лучше оценить полученные результаты, необходимо подробно изучить саму структуру появления научных работ. Исследования и наука прошли долгий путь, который можно разделить на три основных этапа: зарождение идеи, финансирование и реализация проекта. Сегодня существует множество новаторских открытий, изменивших представление людей о жизни. Устройства, основанные на науках о жизни, находят свое применение в быту, нередко подвергаясь различным испытаниям.

В этом материале мы подробно расскажем о революционных открытиях XXI века в области науки, которые существенно упростили жизнь людей. Кто знает, возможно, их пример вдохновит Вас на создание аналогичного устройства или технологии.

Марс подал признаки жидкой воды

Мачта и палуба марсохода, на которых располагаются УФ-датчики и инструмент REMS

В 2008 году космический аппарат «Феникс» был отправлен на Марс, чтобы подтвердить наличие воды. Были исследованы образцы белого порошка, взятого с поверхности «Красной планеты». После тщательного исследования оказалось, что это был водяной лед. Данное открытие не только подтверждает, что на Марсе есть вода, но и позволяет выдвинуть предположение о существовании микробной жизни с использованием воды в качестве средства выживания. Автор этого утверждения – Альфред Макэван.

Профессор Аризонского университета по планетарной геологии сделал открытие вместе с другими учеными после просмотра изображений, полученных с орбитального аппарата разведки Марса. Еще в 2011 году они обнаружили темные полосы рядом с каньонами, склонами и кратерами на Марсе, которые удлинялись и исчезали в зависимости от смены сезона. Ученые полагали, что появление воды было связано с наличием повторяющихся линий на склонах, придя к единому мнению после изучения поверхности Марса спектрометром и обнаружения гидратированных солей.

Клонирование овечки Долли

В результате клонирования родилась точная копия уже почившей овечки Долли

Клон принципиально не отличается от других организмов. Он имеет такую же последовательность ДНК, что и у ее родителей, и поэтому они генетически идентичны. Овечка Долли – генетическая копия овцы-донора клетки, на сегодняшний день самый известный в мире клон. Клонирование предполагалось с момента появления жизни на Земле. Миллионы микроорганизмов успешно размножились путем клонирования в данную секунду, пока Вы читаете эту заметку.

Ранее предпринимались попытки создать клона. Испытания проводились на лягушках, мышах и коровах, клонированных из ДНК эмбриона. Долли была примечательна тем, что за основу была взята генетическая копия овцы-донора клетки. Это было важным научным достижением, поскольку ученые продемонстрировали, что при клонировании была взята ДНК взрослой особи – и это несмотря на то, что один конкретный тип клетки может быть использован для создания всего организма.

Это не самый первый случай удачного штучного клонирования живых организмов в лабораторных условиях. Первые успешные опыты по клонированию амфибий датируется серединой XX столетия. В 1987 году учеными из СССР удалось клонировать мышь (правда из эмбриональной клетки). Клонирование животных из взрослой клетки намного сложнее, чем из эмбриональной клетки. Поэтому, когда ученым Рослинского института в Шотландии удалось клонировать единственного ягненка после 277 попыток, новость быстро разошлась по всему миру.

Выращивание органов из стволовых клеток

Ученый Алекс Сейфалиан, демонстрирующий успешно выращенные органы из стволовых клеток

Благодаря исследованиям стволовых клеток людям с недостающими органами не придется ждать донора или принимать лекарства, препятствующие отказу их иммунной системы от трансплантированной ткани. Вот один из величайших примеров регенеративной медицины. Врачам удалось удалить некоторые клетки 30-летней женщины, перенесшей туберкулез, используя впоследствии их для выращивания новой трахеи. Заменив участок ткани, пораженный бактерией, ученным удалось добиться небывалых ранее результатов. Они брали стволовые клетки из костного мозга, накладывали их на децеллюлярную трахею у умершего донора и хирургически имплантировали ее в организм женщины. Четыре месяца спустя Клаудия Кастильо могла хорошо дышать. При её дальнейшем лечении не было противопоказаний или других побочных эффектов, которые испытывают пациенты, когда они получают орган от кого-то другого.

Структурные элементы жизни вокруг звезды

Исследование структурных элементов жизни вне нашей галактики способно развенчать мифы о появлении жизни и расшифровать человеческий геном.

Когда астрономы во Франции использовали радиотелескоп IRAM в области Млечного Пути, заполненного новорожденными звездами, они обнаружили признаки молекулы сахара, называемой гликоляльдегидом. Данный компонент РНК мог сыграть ключевую роль на заре жизни. До тех пор органическое химическое вещество было отмечено как плотное ядро галактики. С помощью космического телескопа «Хаббл» другая группа исследователей обнаружила первое свидетельство наличия воды и углекислого газа на планете вне нашей солнечной системы.

Лечение ВИЧ в Германии

Методы лечения ВИЧ в Германии за последнее время значительно усовершенствовались. Результатом стало увеличение продолжительности жизни пациентов с данным заболеванием. Благодаря этому ВИЧ-инфицированные могут жить, как прежде, строя любые планы и ставя любые жизненные цели перед собой.

Некоторые люди чрезвычайно устойчивы к ВИЧ, и ученые нашли два способа передать их иммунитет другим. В первом случае, берлинский врач Геро Уеттер пересадил костный мозг от донора человеку с диагнозом ВИЧ и лейкемия. В результате ему удалось за один курс лечения вылечить обе болезни. Звучит здорово, но предполагалось, что Уэтерр должен был убить иммунную систему своего пациента с помощью наркотиков и радиации, прежде чем можно было бы говорить о комплексном лечении. Поскольку данная процедура была крайне рискованная, маловероятно, что впоследствии редактирование генов можно будет поставить на поток. Тем не менее, его победа свидетельствует о том, что применение подобного метода может предложить консервативное лечение для пациентов в будущем.

У каждого вирусоподобного человека есть две мутантные копии гена CCR5, а новый биотехнологический инструмент, называемый нуклеазами цинкового пальца, может передать кому-либо эту мутацию. Вместо того чтобы перенести костный мозг от другого человека, врачи могли взять несколько клеток от пациента, модифицировав их и сделав организм устойчивым к ВИЧ.

Великая суперкомпьютерная гонка

Не секрет, что персональные компьютеры в том виде, в котором мы их знаем, сейчас играют одну из главных ролей в жизни современных людей. С появлением производительных смартфонов и планшетов многим могло показаться, как снизилась роль вычислительных машин, но это не так. Все самые важные расчёты, операции, требующие быстрой обработки получаемых данных, задачи, для выполнения которых необходимы инфо-ресурсы – всё это невозможно без гигантских компьютерных блоков. Не стоит забывать и о способе хранения данных, материальный эквивалент (например, в виде бумаги) которых будет занимать площадь в десятки миллионов раз превышающих их цифровые аналоги.

Суперкомпьютеры последнего поколения могут выполнять более четырех квадриллионов операций в секунду. Это сыграло на руку ученым, проводящим исследования и намеренным идентифицировать значимые шаблоны в непостижимо больших потоках данных. Выполнять симуляции с беспрецедентной точностью с каждым днем становится всё проще. Метеорологи могут точно знать место дислокации урагана, прежде чем он обрушится на город. За счет данной технологии нейробиологи могут эмулировать простой мозг. До сих пор лишь две машины разрушили петафлоп-барьер. Возможно, лет через 5-10 мы увидим монументальные достижения во всех областях науки.

Расшифрован геном двух видов рака человека

Рак останавливается по спирали

Впервые врачи секвенировали геном ракового пациента, прочитав генетический код его больных клеток. Это позволило им выявить мутации, ответственные за болезнь. В краткосрочной перспективе эти данные дадут исследователям рака лучшее понимание болезни, триумф которого сопоставим уровню медицинского обслуживания в развитых странах. Рак трудно вылечить, поскольку почти каждый случай отличается от других, и все же врачи используют уникальный подход к лечению пациентов. По мере появления новых лекарств, а также совершенствования генной терапии и интерференции РНК, в ближайшее время онкологи смогут адаптировать лечение пациентов с учетом их генетического кода к современным реалиям. Следует отметить, что некоторые врачи прибегают к простым генетическим тестам для прогнозирования того, какие лекарства целесообразно назначать пациентам.

По словам профессора генетики Принстонского университета Ли Силь, прорыв в медицине определенно произойдет, хотя многие ученые отказываются в это верить. «Мы не только идентифицируем каждый ген в геноме человека, но и узнаем роль, которую каждый ген играет в человеческом развитии и как гены взаимодействуют друг с другом – как обычно, так и в случае заболевания», - отмечает Ли Силь.

Это будет беспрецедентный случай в истории медицины, влияние которого на людей будет настолько велико, что родители, располагающие средствами, смогут выбрать точный генетический состав своих детей. Это в конечном итоге изменит характер человеческого рода. Физика частиц и астрономия ранней Вселенной имеют возможность производить качественные изменения в наших знаниях о мире. Подобные исследования позволяют нам понять, почему вселенная и законы физики такие, какие они есть. В медицинской науке мы видели самую удивительную трансформацию ожидаемой продолжительности жизни в этом веке. Вполне возможно, что в ближайшем будущем 80 - 90 процентов людей смогут прожить более 90 лет.

Необходимо полное понимание генетики. Возможно, отношения между генетическими кодами и их функциями будут намного сложнее, чем предполагалось, но одно лишь наличие кода не позволит сказать, для чего он создан.

Почти каждую неделю мы читаем о «новых надеждах» для больных раком, об экспериментах в лабораториях, которые могут привести к появлению эксклюзивных лекарственных препаратов, о новой эре космического туризма и реактивных самолетах, которые могут летать по всему миру, достигая пункта назначения всего за несколько часов. Вот только одна мысль о том, какую цену необходимо заплатить за передовые технологии наводит на то, что будущее будет доступно лишь богатым. В связи с этим многие люди сетуют на шумиху и спекуляцию на фоне прогресса.

За последнее десятилетие было много больших инженерных и научных достижений, начиная от разработки смартфона и заканчивая созданием адронного коллайдера. Устойчивых технологий для решения проблем энергии и воды в дефиците, и далеко не каждый ученый в здравом уме согласится совершенствовать идею предшественников, создав кардинально новое устройство, изменившее мир. Вот почему столь важно учесть интересы людей, разработав простое и в то же время доступное устройство для каждого, не лишенное изысканности и креатива.

Начало XXI века ознаменовано большим количеством научных открытий. Но за ними просто таки выстроилась вереница вопросов, которые заставляют учёный мир задуматься: а ведь на самом деле всё не так просто, как кажется даже светилам науки.

БИОНИКА

Созданы биомеханические устройства и протезы, контролируемые усилием мысли

Американец Зак Вотер испытал бионический ножной протез, поднявшись по лестнице на 103-й этаж небоскреба Уиллис-тауэр, расположенного в Чикаго

В 2013 году появились первые опытные образцы «умных» протезов с обратной связью (эмуляцией осязательных ощущений), которые позволяют человеку чувствовать то, что «ощущает» протез. В 2010-х годах созданы и отдельные от человека устройства, управляемые только через мысленный интерфейс (иногда с инвазивными контактами, но чаще это похоже на головной обруч с сухим электродом), — компьютерные игры и тренажеры, манипуляторы, транспорт и пр.

ЭЛЕКТРОНИКА

Перейден петафлопсный барьер

В 2008 году новый суперкомпьютер в Лос-Аламосе (США) заработал со скоростью более квадриллиона (тысяча триллионов) операций в секунду. Следующий барьер, эксафлопсный (квинтиллион операций в секунду) будет достигнут в ближайшие годы. Системы с такой невероятной скоростью необходимы в первую очередь для высокопроизводительных вычислений — обработки данных научных экспериментов, климатического моделирования, финансовых операций и т. д.

Каждый день в мире происходят десятки важных событий, которые касаются ряда сфер человеческой жизни. С начала XXI века наука ни минуты не стояла на месте и каждое мгновение двигалась вперед, открывая новые грани окружающего нас мира и самого человека. За минувшие 15 лет жители планеты успели стать свидетелями целого перечня различных открытий, которые ставят нас на пороге эволюции и новой эпохи. Открытия касались как сферы высоких технологий, так и медицины, истории, биологии, физики и прочих направлений. Некоторые выводы ученых достаточно удивительны и уникальны, другие же становятся подтверждением гипотез и теорий, выдвинутых еще десятки лет назад. Так какими же наиболее значимыми научными открытиями ознаменовался XXI век и что это значит для современного мира?

Одним из наиболее громких и выдающихся открытий последних лет стало н аличие воды на Марсе. Долгое время ученые со всего мира были уверены, что Марс - пустая, строгая и непригодная для жизни планета. В то же время члены NASA и ЕКА продолжали покорять неприступного красного гиганта, пытаясь разгадать, какие же тайны в себе храните космическое тело. Благодаря аппарату

Phoenix, который еще в 2008 году обнаружил уникальный "белый порошок" на Марсе, экспертам и удалось выяснить, что на планете имеется водяной лед. Кроме того, ученые уверены, что ранее на планете также были океаны и моря и последние исследования, проведенные в 2015 году, только подтверждают данную теорию. Специалисты предполагают, что ранее на Марсе была жизнь подобная той, которая сейчас наблюдается на Земле.

Еще одним весьма значимым открытием XXI века безусловно можно считать возможность управления протезом посредством сигналов головного мозга . Данное достаточно существенное достижение было зафиксировано еще в 2001 году, хотя попытки воздействовать на протез благодаря импульсам, поступающим из мозга, предпринимались и ранее. Первые исследования проводились на мышах, но в начале XXI века Пьерпаоло Петрузиелло смог управлять биомеханической рукой с помощью четкого целенаправленного сигнала головного мозга. Данная рука имела соединения и связь непосредственно с электродами и нервными проволоками ученого. Благодаря силе мысли эксперт мог без особого труда управлять протезом, выполняя при этом большое количество функций. Это стало существенным толчком для развития данной сферы и сейчас протезы доставляют носителю минимум дискомфорта при максимуме функциональности.

Достижением текущего 2016 года стало открытие научным миром гравитационных волн , о которых десятки лет назад с восторгом говорил Альберт Эйнштейн. Впервые о прорыве стало известно только 11 февраля, хотя уже ранее эксперты были почти уверены в верности своих предположений. Фактически, открытие являлось неоспоримым подтверждением теории относительности, предложенной Эйнштейном почти сотню лет назад. Оказывается, что практически любая материя, которая успешно движется с ускорением, способна регулярно испускать так называемые уникальные гравитационные волны. Данный исторический прорыв способен, как уверены специалисты, открыть перед миром новые ранее неизвестные грани Вселенной.

Следующим весьма выдающимся и несколько настораживающим открытием XXI века стало быстрое таяние ледников . Вопреки всем прогнозам экспертов скорость таяние крупных ледников в течение последних лет существенно выросла. Более того, этот процесс ускоряется с каждым годом, что представляет собой весьма значительную угрозу для прибрежных регионов, поскольку уровень воды в мировом океане стремительно увеличивается и целые города могут быть затоплены.

Одним из наиболее "свежих", но не менее важных научных открытий в области истории, о котором стало известно накануне, является обнаружение двух тайных комнат в гробнице Татунхамона. Во время работы археологи использовали специальные радиолокационные установки, которые объединяют в себе методы измерения координат и определения свойств целого ряда объектов с помощью радиоволн. Как считают эксперты, ранее гробница, в которой возлежал Татунхамон, была предназначена для Нефертити, но из-за ранней смерти его похоронили именно здесь.

В ходе исследований и экспериментов на лабораторных мышах ученым в 2015 году фактически удалось обнаружить своеобразный эликсир молодости . Суть данного достижения заключается в обнаружении удивительной особенности - при переливании крови молодого человека в тело более пожилого в организме последнего происходят некие метаморфозы. Предположительно, в молодой крови есть фактор под названием GDF11, который фактически способен омолаживать сердце, существенно увеличивать мускульную силу и провоцировать рост нейронов непосредственно в мозгу.

Очередное глобальное достижение человечества с начала XXI века - открытие десятков экзопланет . После исследования Солнечной системы астронавты решили покорить новые горизонты и двинуться дальше - за пределы знакомого нам пространства. Благодаря сверхмощным телескопам ученым удалось найти множество уникальных экзопланет на которых, теоретически, вполне могла бы существовать полноценная жизнь, как и на Земле. Подобные открытия могут быть свидетельством того, что мы далеко не единственные живые существа во Вселенной.

До сих пор, несмотря на прогресс и постоянное совершенствование медицины, рак продолжает оставаться одним из самых страшных недугов, уносящих миллионы жизней. Совсем недавно ученым из Калифорнийского университета удалось обнаружить уникальные свойства артемизинина или полыни . Как оказалось, данное растение крайне эффективно при борьбе с раком легких, поскольку способно всего за 16 часов успешно уничтожить порядка 98% раковых клеток. Это огромный шаг вперед, который позволит в ближайшее время найти новые уникальные методы борьбы с недугом.

В дополнение к вышеуказанным открытиям ученым также удалось добиться получения стволовых клеток путем этического применения . Эксперты сразу из нескольких крупных университетов практически в одно время сумели весьма успешно получить из зрелых клеток кожи взрослого человека полноценные стволовые эмбриональные клетки. Это позволит выращивать индивидуальные органы для человеческого организма, которые не будут отвергаться после пересадки.

Еще одно впечатляющее событие XXI века - подтверждение факта существования так называемой темной материи , из которой состоит значительная часть Вселенной. Ученые сумели взвесить имеющийся в скоплении Пуля газ и доказать, что нас окружает нечто загадочное и уникальное. Правда, до сих пор неясно, что же на самом деле представляет собой темная материя и на что она способна. Ее обнаружение, уверены эксперты, полностью перевернет наше представление о мире.

Лиза Морская

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. группой 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.

Смотрите видео о важнейших научных открытиях XXI века на

БИОНИКА

Созданы биомеханические устройства и протезы, контролируемые усилием мысли

ЭЛЕКТРОНИКА

Перейден петафлопсный барьер