Pe măsură ce un alt an se apropie, se pare că este timpul să ne așezăm din nou, să ne îndreptăm brațele, să respirăm adânc și să ne uităm la unele dintre titlurile articolelor științifice la care poate nu am fost atenți până acum. Oamenii de știință creează constant un fel de noi dezvoltări în diverse domenii, cum ar fi nanotehnologia, terapia genică sau fizica cuantică, iar acest lucru deschide întotdeauna noi orizonturi.
Titlurile articolelor științifice încep să semene din ce în ce mai mult cu titlurile poveștilor din revistele de ficțiune științifică. Având în vedere ce ne-a adus 2017, rămâne doar să așteptăm cu nerăbdare ceea ce ne va aduce anul 2018 …
Oamenii de știință au creat cristale temporale pentru care nu se aplică legile simetriei timpului
Conform primei legi a termodinamicii, este imposibil să se creeze o mașină perpetuă de mișcare care să funcționeze fără o sursă suplimentară de energie. Cu toate acestea, la începutul acestui an, fizicienii au reușit să creeze structuri numite cristale temporale, ceea ce cu siguranță pune la îndoială această teză.
Cristalele temporale acționează ca primele exemple reale ale unei noi stări a materiei, numită „inechilibru”, în care atomii au temperatură variabilă și nu sunt niciodată în echilibru termic unul cu celălalt. Cristalele temporale au o structură atomică care se repetă nu numai în spațiu, ci și în timp, ceea ce le permite să mențină vibrații constante, fără a primi energie. costuri de energie.
Deci, cristalele de timp încalcă legile fizicii? Strict vorbind, nu. Legea conservării energiei funcționează doar în sisteme cu simetrie în timp, ceea ce implică faptul că legile fizicii sunt aceleași peste tot și întotdeauna. Cu toate acestea, cristalele temporale încalcă legile simetriei timpului și spațiului. Și nu numai ei. De asemenea, magneții sunt uneori considerați obiecte naturale asimetrice, deoarece au poli nord și sud.
Video promotional:
Un alt motiv pentru care cristalele temporale nu încalcă legile termodinamicii este faptul că nu sunt complet izolate. Uneori, ei trebuie să fie „împinși” - adică să dea un impuls extern, după ce vor primi care vor începe deja să-și schimbe stările din nou și din nou. Este posibil ca în viitor aceste cristale să găsească o aplicație largă în domeniul transferului de informații și stocării în sistemele cuantice. Ele pot juca un rol critic în calculul cuantic.
Aripi de libelule „vii”
Enciclopedia Merriam-Webster spune că o aripă este un apendice mobil de pene sau membrane folosite de păsări, insecte și lilieci pentru a zbura. Nu ar trebui să fie în viață, dar entomologii de la Universitatea din Keele din Germania au făcut câteva descoperiri uimitoare care sugerează altfel - cel puțin pentru unele libelule.
Insectele respiră prin sistemul traheal. Aerul intră în corp prin deschideri numite spirale. Apoi călătorește printr-o rețea complexă de trahee care transportă aer către toate celulele din corp. Cu toate acestea, aripile în sine sunt alcătuite aproape în totalitate din țesut mort, care se usucă și fie translucid sau devine acoperit cu modele colorate. Zonele de țesut mort sunt pătrundute de vene și acestea sunt singurele componente ale aripilor care fac parte din sistemul respirator.
Cu toate acestea, când entomologul Rainer Guillermo Ferreira a privit aripa unei libelule masculine Zenithoptera printr-un microscop electronic, a văzut tuburi traheale ramificate minuscule. Aceasta a fost prima dată când s-a văzut ceva asemănător în aripa unei insecte. Va fi necesară multă cercetare pentru a determina dacă această caracteristică fiziologică este unică pentru această specie, sau poate apare și în alte libelule, sau chiar și în alte insecte. Este chiar posibil ca aceasta să fie o singură mutație. Aprovizionarea abundentă de oxigen poate explica modelele albastre strălucitoare și complexe din aripile Zenitoptera libelule, care nu conțin pigment albastru.
Căpușă antică cu sânge dinozaur în interior
Adesea găsim lucruri uimitoare păstrate în chihlimbar, dar anul acesta ne-a oferit un super premiu. Oamenii de știință din Myanmar au descoperit bucăți de chihlimbar care au o vechime de 99 de milioane de ani, care conțin paraziți precum căpușele moderne din interiorul lor. Unul dintre ei s-a înfundat într-o pene a unui dinozaur, alți doi au fost găsiți într-o bucată din cuibul unui dinozaur, iar al patrulea a fost găsit umplut cu sânge dinozaur în interior.
Desigur, acest lucru i-a făcut pe oameni să se gândească la scenariul Parcului Jurasic și la posibilitatea de a folosi sânge pentru a recrea dinozaurii imediat. Din păcate, acest lucru nu se va întâmpla în viitorul apropiat, deoarece este imposibil să extrageți probe de ADN din bucățile de chihlimbar găsite. Dezbaterea despre cât poate dura o moleculă de ADN nu este încă terminată, dar chiar și în conformitate cu estimările cele mai optimiste și în cele mai optime condiții, durata lor de viață nu este mai mare de câteva milioane de ani.
Dar, deși căpușa, numită Deinocrotondraculi („Dracula cumplită”), nu a ajutat la restabilirea dinozaurilor, este totuși o descoperire foarte neobișnuită care ne-a furnizat noi cunoștințe. Acum știm nu numai că căpușele antice au fost găsite printre dinozaurii cu pene, ci și că au infectat chiar și cuiburile de dinozauri.
Modificarea genelor pentru adulți
Astăzi, culmea terapiei genice este „grupată cu repetiții scurte palindromice scurte”, sau CRISPR. Familia de secvențe de ADN care în prezent stau la baza tehnologiei CRISPR-Cas9 ar putea teoretic schimba ADN-ul uman pentru totdeauna.
În 2017, ingineria genetică a făcut un salt decisiv înainte - după ce o echipă de la Centrul de Cercetare Proteomică din Beijing a anunțat că a folosit cu succes CRISPR-Cas9 pentru a elimina mutațiile cauzatoare de boli în embrioni umani viabili. O altă echipă a Institutului Francis Crick din Londra a mers invers și a folosit această tehnologie pentru prima dată pentru a crea în mod deliberat mutații în embrioni umani. (În special, au oprit o genă care promovează dezvoltarea embrionilor în blastocisti.)
Cercetările au arătat că tehnologia CRISPR-Cas9 funcționează - și cu succes. Cu toate acestea, acest lucru a stârnit o intensă dezbatere etică despre cât de departe poate fi folosită această tehnologie. În teorie, acest lucru ar putea duce la „copii designeri” care pot avea caracteristici intelectuale, atletice și fizice în conformitate cu caracteristicile specificate de părinți.
Etică deoparte, cercetările au mers și mai departe în noiembrie, când CRISPR-Cas9 a fost testat pentru prima dată la un adult. Brad Maddu, 44 de ani, din California, suferă de sindromul Hunter, o boală incurabilă care l-ar putea duce în cele din urmă la un scaun cu rotile. I s-a injectat miliarde de copii ale genei corective. Va dura câteva luni până vom putea stabili dacă procedura a avut succes.
Ce a venit înainte - burete sau jeleu de pieptene?
Un nou raport științific, care a fost publicat anul acesta, ar trebui să pună capăt dezbaterii îndelungate despre originile animalelor o dată pentru totdeauna. Potrivit studiului, bureții sunt „surorile” tuturor animalelor din lume. Acest lucru se datorează faptului că bureții au fost primul grup care s-a separat în timpul evoluției de strămoșul comun primitiv al tuturor animalelor. Acest lucru s-a întâmplat în urmă cu aproximativ 750 de milioane de ani.
Anterior, a existat o dezbatere aprinsă, care a ajuns la doi candidați principali: spongii menționați mai sus și un nevertebrat marin numit ctenofori. În timp ce bureții sunt cele mai simple creaturi care stau pe fundul oceanului și se hrănesc trecând și filtrând apa prin corpul lor, jeleurile de pieptene sunt mai complexe. Seamănă cu o meduză, sunt capabili să se miște în apă, pot crea modele de lumină și au un sistem nervos simplu. Întrebarea care dintre ei a fost prima înseamnă întrebarea cum arăta strămoșul nostru comun. Acesta este considerat cel mai important moment în urmărirea istoriei evoluției noastre.
În timp ce rezultatele studiului proclamă cu îndrăzneală că problema a fost rezolvată, cu doar câteva luni mai devreme, a fost publicat un alt studiu, care spunea că „surorile” noastre evolutive erau ctenofore. Prin urmare, este prea devreme să spunem că ultimele rezultate pot fi considerate suficient de fiabile pentru a suprima orice îndoieli.
Racii au trecut un test de inteligență străvechi
În secolul al VI-lea î. Hr., vechiul scriitor grec Aesop a scris sau a colectat multe fabule, care sunt acum cunoscute sub numele de "Fabulele lui Esop". Printre ele se număra o fabulă numită „Cioara și ulciorul”, care descrie cum un ciob însetat arunca pietricele într-un ulcior pentru a ridica nivelul apei și a putea bea.
Câteva mii de ani mai târziu, oamenii de știință și-au dat seama că această fabulă a descris o modalitate bună de a testa inteligența animalelor. Experimentele au arătat că animalele experimentale au înțeles cauza și efectul. Ciorile, la fel ca rudele lor, drăgălașii și zăvoarele, au confirmat adevărul fabulei. Maimuțele au trecut de asemenea acest test, iar racoanele au fost adăugate pe listă anul acesta.
În timpul testului bazat pe fabula lui Aesop, opt racoane au primit containere cu apă, pe suprafața căreia pluteau bezele. Nivelul apei era prea scăzut pentru a fi atins. Doi dintre subiecți au aruncat cu succes pietre în recipient pentru a ridica nivelul apei și a obține ceea ce și-au dorit.
Alți subiecți de test au găsit propriile soluții creative pe care cercetătorii nu le-au așteptat niciodată. Unul dintre racuri, în loc să arunce pietre în container, a urcat pe container și a început să se plimbe dintr-o parte în alta pe el până când a dat peste cap. Într-un alt test, folosind bile plutitoare și scufundate în loc de pietre, experții au sperat că racoanele vor folosi bile de scufundare și aruncarea celor plutitoare. În schimb, unele animale au început să înfunde în mod repetat bila plutitoare în apă, până când valul în creștere a fixat bucățile de mlaștină în lateral, făcându-le mai ușor de recuperat.
Fizicienii creează primul laser topologic
Fizicienii de la Universitatea din California din San Diego susțin că au creat un nou tip de laser - „topologic”, al cărui fascicul poate lua orice formă complexă fără împrăștiere de lumină. Aparatul funcționează pe baza conceptului de izolatori topologici (materiale care sunt dielectrice în volumul lor, dar care se desfășoară curent de-a lungul suprafeței), care a primit Premiul Nobel pentru fizică în 2016.
De obicei, rezonanții cu inel sunt folosiți pentru a amplifica lumina în lasere. Sunt mai eficiente decât rezonanții ascuțitori de colț. Cu toate acestea, de această dată, echipa de cercetare a creat o cavitate topologică folosind un cristal fotonic ca oglindă. În special, s-au folosit două cristale fotonice cu topologii diferite, unul dintre ele fiind o celulă în formă de stea într-o zăpadă pătrată, iar cealaltă a fost o grilă triunghiulară cu găuri cilindrice de aer. Membrul echipei Boubacar Kante le-a asemănat cu un bagel și covrig: deși ambele sunt pâine cu găuri, numărul diferit de găuri le face diferite.
Odată ce cristalele sunt la locul potrivit, fasciculul capătă forma dorită. Acest sistem este controlat de un câmp magnetic. Vă permite să schimbați direcția în care este emisă lumina, creând astfel un flux luminos. O aplicare practică directă este capabilă să crească viteza de comunicare optică. Cu toate acestea, în viitor, acest lucru este văzut ca un pas înainte în crearea de computere optice.
Oamenii de știință au descoperit excitoniul
Fizicienii din întreaga lume sunt foarte entuziaști de descoperirea unei noi forme de materie numită excitonium. Această formă este un condens de cvasiparticule, excitoni, care sunt o stare legată a unui electron liber și a unui orificiu de electroni, care este format ca urmare a faptului că molecula a pierdut un electron. Mai mult, fizicianul teoretic Harvard, Bert Halperin, a prezis existența excitoniului încă din anii '60, iar de atunci oamenii de știință au încercat să-l dovedească corect (sau greșit).
Ca multe descoperiri științifice majore, în această descoperire a existat o coincidență corectă. Echipa de cercetători de la Universitatea din Illinois care a descoperit excitoniul stăpâneau de fapt o nouă tehnologie numită spectroscopie de pierdere de energie a fasciculului de electroni (M-EELS) - creată special pentru identificarea excitonilor. Totuși, descoperirea a avut loc atunci când cercetătorii au efectuat doar teste de calibrare. Un membru al echipei a intrat în cameră în timp ce toți ceilalți se uitau pe ecrane. Ei au spus că au detectat un "plasmon ușor", precursorul condensării excitonului.
Liderul studiului, profesorul Peter Abbamont, a comparat această descoperire cu bosonul Higgs - nu va avea o utilizare directă în viața reală, dar arată că înțelegerea noastră actuală a mecanicii cuantice este pe calea cea bună.
Oamenii de știință au creat nanorobotii care ucid cancerul
Cercetătorii de la Universitatea din Durham susțin că au creat nanoroboturi care sunt capabile să detecteze celulele canceroase și să le omoare în doar 60 de secunde. Într-un studiu universitar de succes, a fost nevoie de roboți minusculi una până la trei minute pentru a pătrunde membrana exterioară într-o celulă canceroasă a prostatei și a o distruge imediat.
Nanorobotii sunt de 50.000 de ori mai mici decât diametrul unui păr uman. Acestea sunt activate de lumină și se rotesc cu o viteză de două până la trei milioane de rotații pe secundă pentru a putea pătrunde în membrana celulară. Când își ating obiectivul, pot să-l distrugă sau să-și injecteze un agent terapeutic util.
Până acum, nanoroboturile au fost testate doar pe celule individuale, dar rezultatele încurajatoare i-au determinat pe oamenii de știință să treacă la experimente pe microorganisme și pești mici. Scopul suplimentar este să treci la rozătoare, apoi la oameni.
Un asteroid interstelar ar putea fi o navă spațială extraterestră
Au trecut doar câteva luni de când astronomii au anunțat cu fericire descoperirea primului obiect interstelar care a zburat prin sistemul solar, un asteroid numit Oumuamua. De atunci, au observat multe lucruri ciudate care se întâmplă cu acest corp ceresc. Uneori s-a comportat atât de neobișnuit încât oamenii de știință cred că obiectul se poate dovedi a fi o navă spațială extraterestră.
În primul rând, forma sa este alarmantă. Oumuamua are forma unui trabuc cu un raport lungime / diametru de zece la unu, care nu a fost niciodată văzut în niciunul dintre asteroizii observați. La început, oamenii de știință au crezut că este o cometă, dar apoi și-au dat seama că nu este, pentru că obiectul nu a lăsat o coadă în urma ei, când s-a apropiat de Soare. Mai mult, unii experți susțin că viteza de rotație a obiectului ar fi trebuit să distrugă orice asteroid normal. Unul are impresia că a fost creat special pentru călătoriile interstelare.
Dar dacă a fost creat artificial, atunci ce ar putea fi? Unii spun că aceasta este o sondă extraterestră, alții cred că poate fi vorba despre o navă spațială, ale cărei motoare au funcționat defectuos, iar acum plutește prin spațiu. În orice caz, participanții la programe precum SETI și BreakthroughListen consideră că Oumuamua necesită investigații suplimentare, așa că își orientează telescoapele spre el și ascultă orice semnal radio.
Deși ipoteza extraterestră nu a fost confirmată în niciun fel, primele observații SETI nu au dus nicăieri. Mulți cercetători sunt încă pesimiști cu privire la șansele ca obiectul să poată fi creat de extratereștri, dar în orice caz, cercetările vor continua.
