Если на чем-то экономический кризис сказался слабо, то это на скорости научно-технического прогресса. То ли ученые и инноваторы еще не успели потратить деньги, полученные в тучные годы, то ли им немного надо для плодотворной работы. В последнем случае дела наши гораздо лучше, чем можно было предполагать.
Главный редактор журнала «Популярная механика» Сергей Апресов выбрал для Forbes семь событий — открытий, изобретений и экспериментов, — с которыми, вероятно, будет ассоциироваться уходящий год. В списке нашлось место крошечной молекуле и многокилометровому механизму, космическому столкновению месячной давности и ископаемым останкам женщины, жившей более 4 млн лет назад. А вот глобальное потепление и свиной грипп в топ-7 не попали.
Большой адронный коллайдер
Большой адронный коллайдер — это, возможно, самый масштабный проект, затеянный ради чистой науки, и совершенно точно самый большой механизм, когда-либо построенный человеком. 23 ноября 2009 года в 27-километровом туннеле коллайдера произвели первое удачное столкновение встречных пучков протонов. От начала стройки до этого момента прошло почти 10 лет.
БАК долго запрягали, но поехал он быстро: к середине декабря удалось довести полную энергию столкновений двух протонных пучков до рекордных 2,36 ТэВ. Пока что БАК — это всего лишь очередное технологическое достижение, но оно предвещает настоящие научные открытия.
Вода на Луне
9 октября NASA устроила бомбардировку поверхности Луны с исследовательскими целями. Врезавшийся в Луну разгонный блок «Центавр» поднял облако газа и пыли, которое затем проанализировал космический аппарат LCROSS, упавший следом. Перед смертью он успел передать на Землю собранные данные. Самая важная новость, ради которой и затевался весь проект: на Луне есть вода.
Воды на Луне гораздо больше, чем считалось ранее. Возможно — и это еще более важно, — она будет доступна будущим исследователям и колонизаторам спутника как местный природный ресурс. Вода и лед, скрывающиеся в лунных недрах, могут дать людям кислород для дыхания и водород в качестве топлива для космических кораблей и обитаемых станций.
Ardipithecus ramidus
Скелет одного из древнейших возможных предков человека, найденный в Эфиопии, пролежал 4,4 млн лет в земле, а затем еще 15 лет — в лаборатории под микроскопом. В октябре Ardipithecus был представлен потомкам: журнал Science отвел под его биографию целый номер. Из более сотни костей, принадлежавших 36 приматам, удалось реконструировать один относительно полный скелет — женщину по имени Арди.
Вопреки ожиданиям многих ученых Арди имеет очень мало общего с человекообразными обезьянами. Ее конечности приспособлены и для прямохождения, и для эффективного лазанья по деревьям, и для быстрого бега на всех четырех. Примечательно, что остатки зубов сородичей Арди демонстрируют мирный характер ардипитека. Самцы редко дрались за обладание самкой или превосходство в стае. Вместо этого они завоевывали расположение сородичей, делясь с ними едой.
Искусственная эректильная ткань
Исследователям Института регенеративной медицины в Уэйк-Форесте удалось успешно имплантировать кроликам пещеристое тело (благодаря которому у самцов млекопитающих происходит эрекция). В процессе операции использовались как донорские ткани, так и клетки подопытных животных. Из 12 кроликов, прошедших через операцию, восемь смогли спариваться, а четыре даже оплодотворили самок.
Кроме шуток, эректильная ткань — одна из самых редких в организме, поэтому хирурги, сражающиеся за восстановление репродуктивной функции пациентов, постоянно сталкиваются с отсутствием материала для трансплантации. Возможно, скоро ученые смогут предложить им кое-что получше силикона.
Квантовый компьютер
Квантовый компьютер мог бы полностью перевернуть наши представления о вычислительной технике — в том случае, если бы кто-нибудь его построил. Даниель Ханнеке и его коллеги из Национального института стандартов и технологий (США) смогли сделать важный шаг на этом пути — построить первый двухкубитный программируемый квантовый компьютер. Кубиты (квантовые разряды) могут принимать не только значения 0 и 1, как обычные биты, а еще и промежуточные значения — за счет квантового эффекта суперпозиции. Компьютер Ханнеке умеет выполнять больше сотни вычислений, в 79% случаев — правильно. Для рабочего варианта осталось добрать чуть меньше 21%.
Гордон Мур недавно заявил, что знаменитый закон удвоения числа транзисторов в процессоре, сформулированный им и названный в его честь, в ближайшие годы упрется в технологический барьер. На подходе новая технология — квантовый компьютер.
Трехмерная модель ДНК
В растянутом виде ДНК человека имеет около двух метров в длину, но в живой клетке упакована в структуру размером в доли миллиметра. Как именно она расположена в клетке, никто до последнего времени точно не знал. В октябре была опубликована первая подробная трехмерная модель ДНК, поразившая весь мир. Во-первых, структура ДНК оказалась фрактальной — она не меняется вне зависимости от того, в каком увеличении на нее смотреть. Во-вторых, она вообще не имеет узлов — потянув за кончик, ее можно полностью распутать.
Открытие имеет, конечно, не только теоретический интерес. Зная, как расположены гены в пространстве, мы можем понять, как они регулируют друг друга в норме и в патологии. Настоящая медицинская генетика должна учитывать и положение генов в пространстве.
Материал, который следит за собой сам
Исследователям из Иллинойсского университета в Урбане и Шампейн удалось создать полимер, меняющий цвет перед тем, как порваться. В состав полимера входит вещество механофор, молекула которого состоит из четырех ароматических колец. Когда самое слабое из них рвется под воздействием механической нагрузки, образуется новое вещество, имеющее красный цвет. Вещества, меняющие цвет в разных условиях, хорошо известны, но до сих пор создать твердый материал с индикаторными свойствами не удавалось. Работа ученых — это не рабочий прототип (полимер пока непригоден для практических применений), но доказательство возможности его создания.
Практическое применение изобретения, когда до него дойдет дело, очевидно. Конструкции, в которых будет использован такой материал, сами покажут, когда и в каком именно месте они собираются сломаться.