Kai kiti metai artėja į pabaigą, atrodo, kad laikas vėl atsisėsti, sudėti rankas, giliai atsikvėpti ir pažvelgti į keletą mokslinių straipsnių antraščių, į kurias anksčiau galbūt nekreipėme dėmesio. Mokslininkai nuolat kuria kažkokius naujus pokyčius įvairiose srityse, tokiose kaip nanotechnologijos, genų terapija ar kvantinė fizika, ir tai visada atveria naujus horizontus.
Mokslinių straipsnių pavadinimai pradeda vis labiau panašėti į mokslinės fantastikos žurnalų istorijų pavadinimus. Atsižvelgiant į tai, ką atnešė mums 2017 metai, belieka tikėtis, ką 2018 metai mums atneš …
- „Salik.biz“
Mokslininkai sukūrė laikinus kristalus, kuriems netaikomi laiko simetrijos dėsniai
Pagal pirmąjį termodinamikos dėsnį neįmanoma sukurti nuolatinio judesio mašinos, kuri veiktų be papildomo energijos šaltinio. Tačiau anksčiau šiais metais fizikams pavyko sukurti struktūras, vadinamas laikinaisiais kristalais, o tai tikrai abejoja šia teze.
Laiko kristalai yra pirmieji realūs naujos materijos būklės, vadinamos „pusiausvyros“, pavyzdžiai, kai atomai turi kintančią temperatūrą ir niekada nėra šiluminėje pusiausvyroje vienas su kitu. Laikinieji kristalai turi atominę struktūrą, kuri kartojasi ne tik erdvėje, bet ir laike, o tai leidžia palaikyti nuolatines vibracijas negaunant energijos. Tai atsitinka net nejudančioje būsenoje, kuri yra žemiausia energijos būsena, kai judėti teoriškai neįmanoma, nes tam reikia. energijos sąnaudos.
Taigi ar laiko kristalai pažeidžia fizikos įstatymus? Griežtai tariant, ne. Energijos taupymo dėsnis veikia tik sistemose su simetrija laike, o tai reiškia, kad fizikos dėsniai visur ir visada yra vienodi. Tačiau laikini kristalai pažeidžia laiko ir erdvės simetrijos dėsnius. Ir ne tik jie. Magnetai taip pat kartais laikomi natūraliais asimetriniais objektais, nes jie turi šiaurės ir pietų polius.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Kita priežastis, kodėl laikini kristalai nepažeidžia termodinamikos dėsnių, yra ta, kad jie nėra visiškai atskirti. Kartais juos reikia „stumti“- tai yra duoti išorinį impulsą, po kurio gavimo jie vėl ir vėl pradės keisti savo būsenas. Gali būti, kad ateityje šie kristalai bus plačiai naudojami informacijos perdavimo ir saugojimo kvantinėse sistemose srityje. Jie gali atlikti svarbų vaidmenį kvantiniame skaičiavime.
„Gyvieji“laumžirgio sparnai
„Merriam-Webster“enciklopedijoje rašoma, kad sparnas yra kilnojamas plunksnų ar membranos priedėlis, kurį paukščiai, vabzdžiai ir šikšnosparniai naudoja skraidymui. Tai neturėtų būti gyva, tačiau Vokietijos Keelio universiteto entomologai padarė keletą stulbinamų atradimų, kurie rodo kitaip - bent jau kai kuriems laumžirgiams.
Vabzdžiai kvėpuoja per trachėjos sistemą. Oras patenka į kūną per angas, vadinamas spiralėmis. Tada jis keliauja per sudėtingą trachėjų tinklą, pernešantį orą į visas kūno ląsteles. Tačiau patys sparnai yra beveik visiškai sudaryti iš negyvo audinio, kuris išdžiūsta ir tampa permatomas arba padengiamas spalvotais raštais. Negyvų audinių zonas persmelkia venos, ir tai yra vieninteliai sparno komponentai, kurie yra kvėpavimo sistemos dalis.
Tačiau kai entomologas Raineris Guillermo Ferreira per elektroninį mikroskopą pažvelgė į patinų drakono Zenithoptera sparną, jis pamatė mažus, išsišakojusius trachėjos vamzdelius. Tai buvo pirmas kartas, kai kažkas panašaus buvo pastebėta vabzdžio sparne. Norint išsiaiškinti, ar ši fiziologinė ypatybė būdinga tik šiai rūšiai, ar ji taip pat pasireiškia kituose laumžirgiuose ar net kituose vabzdžiuose, reikės atlikti daug tyrimų. Net įmanoma, kad tai yra viena mutacija. Gausus deguonies tiekimas gali paaiškinti ryškius, sudėtingus mėlynos spalvos laumžirgio Zenithoptera sparnų modelius, kuriuose nėra mėlynojo pigmento.
Senovės erkė su dinozaurų krauju viduje
Gintaro viduje dažnai randame nuostabių daiktų, tačiau šie metai mums padovanojo super prizą. Mianmaro mokslininkai atrado 99 milijonų metų senumo gintaro gabalus, kuriuose yra parazitų, tokių kaip modernios erkės. Vienas iš jų buvo įsipainiojęs į dinozaurų plunksną, dar du buvo rasti dinozaurų lizdo gabalėlyje, o ketvirtasis buvo rastas užpildytas dinozaurų krauju viduje.
Žinoma, tai privertė žmones susimąstyti apie Juros periodo parko scenarijų ir galimybę panaudoti kraują iš karto atkurti dinozaurus. Deja, artimiausiu metu to nebus, nes iš rastų gintaro gabalų neįmanoma išgauti DNR pavyzdžių. Diskusijos apie tai, kiek ilgai gali tęstis DNR molekulė, vis dar nesibaigia, tačiau net ir pagal labiausiai optimistinius vertinimus ir pačiomis optimaliausiomis sąlygomis jų gyvenimo trukmė yra ne daugiau kaip keli milijonai metų.
Tačiau nors erkė, vadinama Deinocrotondraculi („Siaubingas Drakula“), nepadėjo atkurti dinozaurų, vis dėlto tai yra labai neįprastas radinys, suteikęs mums naujų žinių. Dabar mes žinome ne tik, kad senovės erkės buvo rasta tarp plunksnuotų dinozaurų, bet ir tai, kad jos netgi užkrėtė dinozaurų lizdus.
Suaugusiųjų genų modifikacija
Šiandien genų terapijos viršūnė yra „klasterizuojami reguliariai tarpais išdėstyti trumpi palindrominiai pasikartojimai“arba CRISPR (grupuojami reguliariai tarpai išdėstyti trumpi palindrominiai pakartojimai). DNR sekų, kurios šiuo metu yra CRISPR-Cas9 technologijos pagrindas, šeima teoriškai galėtų pakeisti žmogaus DNR amžiams.
2017 metais genų inžinerija žengė lemiamą šuolį į priekį - po to, kai Pekino proteomikos tyrimų centro komanda paskelbė, kad ji sėkmingai panaudojo CRISPR-Cas9, kad pašalintų ligas sukeliančias mutacijas gyvybinguose žmogaus embrionuose. Kita komanda iš Pranciškaus Kriko instituto Londone nuėjo priešingu keliu ir pirmą kartą panaudojo šią technologiją sąmoningai kurdama mutacijas žmogaus embrionuose. (Visų pirma, jie išjungė geną, kuris skatina embrionų vystymąsi į blastocistas.)
Tyrimai parodė, kad CRISPR-Cas9 technologija veikia - ir gana sėkmingai. Tačiau tai sukėlė intensyvias etines diskusijas apie tai, kiek ši technologija gali būti panaudota. Teoriškai tai gali sukelti „dizainerių vaikus“, kurie gali turėti intelekto, sportinę ir fizinę savybes pagal tėvų nurodytas savybes.
Be etikos, tyrimai dar labiau išplėtė šių metų lapkritį, kai CRISPR-Cas9 pirmą kartą buvo išbandytas su suaugusiaisiais. Bradas Maddu, 44 m., Iš Kalifornijos, kenčia nuo Hunterio sindromo - nepagydomos ligos, kuri ilgainiui gali nuvesti jį į vežimėlį. Jam buvo suleista milijardai koreguojančio geno kopijų. Prireiks kelių mėnesių, kol galėsime nustatyti, ar procedūra buvo sėkminga.
Kas atsitiko anksčiau - kempinė ar želė?
Šiais metais paskelbta nauja mokslinė ataskaita turėtų baigti ilgai trukusias diskusijas apie gyvūnų kilmę kartą ir visiems laikams. Tyrimo duomenimis, kempinės yra visų pasaulio gyvūnų „seserys“. Taip yra todėl, kad kempinės buvo pirmoji grupė, evoliucijos metu atsiskyrusi nuo visų gyvūnų primityvaus protėvio. Tai atsitiko prieš maždaug 750 milijonų metų.
Anksčiau vyko aršios diskusijos, kuriose dalyvavo du pagrindiniai kandidatai: minėtos kempinės ir jūrų bestuburiai, vadinami ctenoforais. Nors kempinės yra paprasčiausios būtybės, sėdinčios vandenyno dugne ir maitinančios praleidžiant ir filtruojant vandenį per savo kūną, šukos želė yra sudėtingesnės. Jie primena medūzą, geba judėti vandenyje, gali sukurti šviesos modelius ir turi paprastą nervų sistemą. Klausimas, kuris iš jų buvo pirmasis, reiškia klausimą, kaip atrodė mūsų bendras protėvis. Tai laikoma svarbiausiu momentu stebint mūsų evoliucijos istoriją.
Nors tyrimo rezultatai drąsiai skelbia, kad klausimas buvo išspręstas, vos keliais mėnesiais anksčiau buvo paskelbtas kitas tyrimas, kuriame teigiama, kad mūsų evoliucinės „seserys“buvo ktenoforai. Todėl dar per anksti teigti, kad naujausi rezultatai gali būti laikomi pakankamai patikimais, kad panaikintų bet kokias abejones.
Meškėnai išlaikė senovės intelekto testą
Šeštajame amžiuje prieš Kristų senovės graikų rašytojas Ezopas parašė arba surinko daug pasakų, kurios dabar žinomos kaip „Ezopo pasakos“. Tarp jų buvo fabula, pavadinimu „Varna ir ąsotis“, kurioje aprašoma, kaip ištroškusi varna mėtė akmenukus į ąsotį, kad pakeltų vandens lygį ir galėtų gerti.
Po kelių tūkstančių metų mokslininkai suprato, kad ši fabula apibūdino gerą būdą išbandyti gyvūnų intelektą. Eksperimentai parodė, kad eksperimentiniai gyvūnai suprato priežastį ir padarinius. Varnos, kaip ir jų artimieji, rokai ir džeikai, patvirtino fabulos tiesą. Beždžionės taip pat išlaikė šį testą, ir meškerės buvo įtrauktos į sąrašą šiais metais.
Aesopo pasakos pagrindu atlikto bandymo metu aštuoni meškėnai gavo konteinerius vandens, kurio paviršiuje plūduriavo zefyrai. Vandens lygis buvo per žemas, kad jį būtų galima pasiekti. Du iš tiriamųjų sėkmingai mėtė akmenis į konteinerį, kad pakiltų vandens lygis ir gautų tai, ko norėjo.
Kiti tiriamieji rado savo kūrybinius sprendimus, kurių tyrėjai niekada nesitikėjo. Vienas meškėnas, užuot mėtęs akmenis į konteinerį, užlipo ant konteinerio ir ėmė ant jo šonu pasisukti iš vienos pusės į kitą, kol jis trankėsi. Kitame bandyme, vietoj akmenų naudodamiesi plūduriuojančiais ir krintančiais rutuliais, ekspertai tikėjosi, kad meškėnai panaudos nuskendusius rutulius ir išmes plūduriuojančius. Vietoj to, kai kurie gyvūnai ėmė pakartotinai panardinti plūduriuojantį rutulį į vandenį, kol kylanti banga prikalė zefyro gabalus į šoną, kad juos būtų lengviau atgauti.
Fizikai sukuria pirmąjį topologinį lazerį
Kalifornijos universiteto San Diege fizikai tvirtina, kad jie sukūrė naujo tipo lazerį - „topologinį“, kurio spindulys gali įgauti bet kokią sudėtingą formą be šviesos išsklaidymo. Įrenginys veikia remiantis topologinių izoliatorių (medžiagų, kurios yra dielektrikai savo tūrio viduje, bet laidžios srovei išilgai paviršiaus), kuri 2016 m. Gavo Nobelio fizikos premiją, koncepcija.
Paprastai žiedų rezonatoriai naudojami šviesai lazeriuose sustiprinti. Jie yra efektyvesni nei aštrūs kampiniai rezonatoriai. Tačiau šį kartą tyrimo komanda sukūrė topologinę ertmę, naudodama fotoninį kristalą kaip veidrodį. Visų pirma, buvo naudojami du fotoniniai kristalai, turintys skirtingą topologiją, vienas iš jų buvo žvaigždės formos langelis kvadratinėje grotelėje, o kitas - trikampio formos gardelė su cilindrinėmis oro angomis. Komandos narys „Boubacar Kante“juos palygino su bageliu ir priešpiliu: nors jie abu yra duonos su skylutėmis, skirtingas skylių skaičius daro juos skirtingus.
Kai kristalai yra tinkamoje vietoje, sija įgauna norimą formą. Ši sistema valdoma magnetiniu lauku. Tai leidžia pakeisti šviesos sklidimo kryptį, taip sukuriant šviesos srautą. Tiesioginis praktinis to pritaikymas gali padidinti optinio ryšio greitį. Tačiau ateityje tai bus vertinama kaip žingsnis į priekį kuriant optinius kompiuterius.
Mokslininkai atrado eksitoniją
Viso pasaulio fizikai yra labai entuziastingi atradę naują materijos formą, vadinamą eksitoniumu. Ši forma yra kvazoddalelių, eksitonų, kurie yra surišto laisvojo elektrono ir elektronų skylės būsena, kondensatas, susidarantis dėl to, kad molekulė prarado elektroną. Be to, Harvardo teorinis fizikas Bertas Halperinas septintajame dešimtmetyje prognozavo eksitonio egzistavimą ir nuo tada mokslininkai bandė įrodyti, kad tai buvo teisinga (ar neteisinga).
Kaip ir daugelis pagrindinių mokslinių atradimų, šiame atradime buvo nemažai sutapimų. Ilinojaus universiteto tyrėjų komanda, kuri atrado eksitoniją, faktiškai įsisavino naują technologiją, vadinamą elektronų pluošto energijos nuostolių spektroskopija (M-EELS) - sukurta specialiai eksitonams nustatyti. Tačiau atradimas įvyko tada, kai tyrėjai atliko tik kalibravimo testus. Vienas komandos narys įėjo į kambarį, o visi kiti žiūrėjo į ekranus. Jie teigė aptikę „lengvą plazmoną“, kuris yra eksitono kondensacijos pirmtakas.
Tyrimo vadovas profesorius Peteris Abbamontas šį atradimą palygino su Higso bozonu - jis nebus tiesiogiai naudojamas realiame gyvenime, tačiau tai rodo, kad mūsų dabartinis kvantinės mechanikos supratimas eina teisingu keliu.
Mokslininkai sukūrė nanorobotus, kurie naikina vėžį
Durhamo universiteto tyrėjai teigia sukūrę nanorobotus, galinčius aptikti vėžio ląsteles ir jas nužudyti vos per 60 sekundžių. Sėkmingo universiteto tyrimo metu mažiems robotams prireikė nuo vienos iki trijų minučių, kad jie galėtų įsiskverbti į išorinę membraną į vėžinės prostatos ląstelę ir nedelsdami ją sunaikinti.
Nanorobotai yra 50 000 kartų mažesni už žmogaus plauko skersmenį. Jie įsijungia šviesoje ir sukasi nuo dviejų iki trijų milijonų apsisukimų per sekundę greičiu, kad galėtų prasiskverbti pro ląstelės membraną. Pasiekę tikslą, jie gali jį sunaikinti arba sušvirkšti naudingo gydomojo agento.
Iki šiol nanorobotai buvo tiriami tik su atskiromis ląstelėmis, tačiau džiuginantys rezultatai paskatino mokslininkus pereiti prie eksperimentų su mikroorganizmais ir mažomis žuvimis. Tolesnis tikslas - pereiti prie graužikų, o paskui - prie žmonių.
Tarpžvaigždinis asteroidas galėtų būti ateivių erdvėlaivis
Praėjo tik keli mėnesiai, kai astronomai laimingai paskelbė atradę pirmąjį tarpžvaigždinį objektą, skrendantį per Saulės sistemą, asteroidą, pavadintą Oumuamua. Nuo to laiko jie stebėjo daugybę keistų dalykų, nutikusių su šiuo dangaus kūnu. Kartais jis elgėsi taip neįprastai, kad mokslininkai mano, kad objektas gali pasirodyti esąs ateivių erdvėlaivis.
Visų pirma, jos forma kelia nerimą. „Oumuamua“yra cigaro, kurio ilgio ir skersmens santykis yra nuo dešimt iki vieno, pavidalo, kurio niekada nebuvo pastebėta nė viename iš stebimų asteroidų. Iš pradžių mokslininkai manė, kad tai kometa, bet paskui suprato, kad ne, nes artėjant prie Saulės objektas nepaliko uodegos už jos. Be to, kai kurie ekspertai teigia, kad objekto sukimosi greitis turėjo sunaikinti bet kurį įprastą asteroidą. Susidaro įspūdis, kad jis buvo specialiai sukurtas tarpžvaigždinėms kelionėms.
Bet jei jis būtų sukurtas dirbtinai, kas tai galėtų būti? Vieni sako, kad tai ateivių zondas, kiti mano, kad tai gali būti erdvėlaivis, kurio varikliai sugedo, o dabar jis plūduriuoja per kosmosą. Bet kokiu atveju, tokių programų kaip „SETI“ir „BreakthroughListen“dalyviai mano, kad „Oumuamua“reikia tolesnio tyrimo, todėl jie nukreipia savo teleskopus į jį ir klausosi bet kokių radijo signalų.
Nors ateivių hipotezė niekaip nebuvo patvirtinta, pirminiai SETI stebėjimai niekur nenuvedė. Daugelis tyrėjų vis dar pesimistiškai vertina galimybes, kad objektą galėtų sukurti ateiviai, tačiau bet kokiu atveju tyrimai bus tęsiami.