Научные статьи

Каждый год эксперты авторитетного научного журнала Science отбирают и публикуют 10 самых значимых научных открытий года. И из этого списка компетентное жюри отбирает величайшее из самых значимых открытий, так называемый «прорыв года». В 2011 году в центре внимания экспертов Science оказались космические исследования и фармацевтическая химия.

Величайшим открытием, «прорывом года», признали вакцину, предотвращающую распространение ВИЧ. Клинические испытания антиретровирусных препаратов, разработанных международной группой ученых HPTN 052, показали, что они способны не только сдерживать развитие СПИДа, но и в 96% случаев защищают гетеросексуальных партнеров больных людей от заражения. В этих испытаниях участвовали без малого 1800 гетеросексуальных пар из 9 стран, в которых только один партнер являлся ВИЧ-инфицированным. Исследованиями руководил Майрон Коэн из Университета Северной Каролины в Чейпел-Хилле.

Без внимания экспертов Science не остались и другие великие открытия 2011 года.

6 декабря стартовала очередная белорусская полярная экспедиция. Белорусские полярники летят из Минска в Кейптаун через Абу-Даби. Экспедиции наших соотечественников в Антарктиду уже стали привычным делом. В 20006 году после долгого перерыва двое белорусских ученых впервые представили на ледяном континенте уже не БССР, а суверенную Беларусь. Затем в экспедиции 2007-2008 годов приняли участие уже четверо белорусов. В 2010 году с учетом непростой экономической ситуации в Антарктиду отправились двое белорусских ученых. Экспедиции наших полярников неизменно проходят в составе российских антарктических экспедиций. Конечно, в сравнении с той же Россией, у которой на счету больше 50 антарктических экспедиций, мы еще только начинаем осваивать полярные исследования.

В этом году с учетом сложной экономической ситуации в Антарктиду направились только двое белорусов: руководитель экспедиции заместитель начальника РЦПИ Алексей Гайдашов и сотрудник Национального научно-исследовательского центра мониторинга озоносферы БГУ Виктор Демин.

Сам по себе кот вполне обычный: усы, лапы, хвост – все на месте. Но обычный он только до тех пор, пока с ним не проводится никаких мысленных инсинуаций наподобие тех, которые предложил Эрвин Шредингер. Своим мысленным экспериментом великий австрийский ученый хотел показать неполноту квантовой механики при переходе от субатомных систем к макроскопическим.

Суть мысленного эксперимента Эрвина Шредингера заключается в следующем: в закрытом ящике находится кот. В ящике есть механизм, содержащий радиоактивное ядро и емкость с ядовитым газом. Параметры эксперимента подобраны таким образом, что вероятность того, что ядро распадется за 1 час, равна 50%. В том случае, если ядро распадается, оно приводит в действие механизм, который открывает емкость с ядовитым газом – и кот умирает. А согласно квантовой механике, если над ядром не производится наблюдение, то его состояние описывается суперпозицией (смешением) двух состояний: распавшегося и нераспавшегося ядра – следовательно, кот, сидящий в ящике, и жив и мертв одновременно.

Звучит заманчиво, не правда ли? Наверное, приятно было бы собрать вместо урожая картошки или свеклы бриллиантовый урожай. Правда, если бы это было осуществимо, этот «король драгоценных камней» наверняка существенно потерял бы в цене. Однако вырастить бриллиант действительно можно. Но для этого потребуется специальное оборудование и дорогостоящие компоненты. В Беларуси есть свой завод по изготовлению бриллиантов. Он находится под Минском, и каждый желающий может приехать туда на экскурсию и своими глазами увидеть, как выращивают алмазы и гранят бриллианты.

Первые эксперименты над алмазами были проведены еще в 1694 году. Именно тогда ученые из Флоренции сумели доказать, что алмаз имеет свойство гореть, если его нагреть до высокой температуры. А впоследствии стало известно, что алмаз в химическом отношении аналогичен саже, углю и графиту. Потом последовало много попыток получить драгоценный камень из этих веществ, но все они были безрезультатны вплоть до 30-х годов, когда ученый Лейпунский определил характеристики температуры и давления, при которых графит становится камнем.

Древнегреческий философ Зенон был убежден, что быстроногий Ахиллес никогда не догонит неторопливую черепаху, если в начале движения черепаха находится впереди Ахиллеса. «Абсурд» – скажет каждый, кто не знаком с апориями Зенона. Однако не торопитесь с поспешными выводами. Для начала постарайтесь представить:

Допустим, Ахиллес бежит в десять раз быстрее, чем черепаха, и находится позади нее на расстоянии в тысячу шагов. За то время, за которое Ахиллес пробежит это расстояние, черепаха в ту же сторону проползет сто шагов. Когда Ахиллес пробежит сто шагов, черепаха проползет еще десять шагов, и так далее. Процесс будет продолжаться до бесконечности, а Ахиллес так никогда и не догонит черепаху.

Вот тут и приходит недоумение. Причем полемика вокруг апорий Зенона (вымышленных, логически верных ситуаций, которые не могут существовать в реальности) продолжается и сейчас. До XVII века интерес к апориям не отмечался, их критическая оценка Аристотелем, который считал, что Ахиллес не только догонит, но и перегонит черепаху, являлась общепринятой.

Свет нужен нам как воздух, вода и еда. Конечно, без него мы сможем прожить дольше, но только представьте себе жизнь в темноте. Разве ж это жизнь? Днем мы привыкли к солнечному свету, весьма полезному для нашего организма и просто необходимому растениям. В темное время суток нас выручает электрическое освещение. И еще задолго до изобретения электрического освещения люди пытались бороться с темнотой, используя для этих целей костер, лампы, свечи, и газовые фонари.

Свет представляет собой электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Именно благодаря свету мы способны воспринимать светлое и темное, цветное и бесцветное, рельефное и плоское, далекое и близкое. Свет является необходимым условием зрительного восприятия, позволяя нашему сознанию создавать мир живых зрительных образов.

Свет удивителен тем, что имеет двойственную природу: ведет себя как волна, что проявляется в явлениях рефракции и отражения, и как поток частиц (корпускул), что отражает явление фотоэффекта.

Премия, учрежденная шведским изобретателем и промышленником Альфредом Нобелем, и по сей день остается самой известной и самой престижной научной премией. Каждый год Нобелевская премия традиционно вручается в каждой из шести областей: физике, химии, физиологии и медицине, литературе, защите мира и экономике (в список номинируемых областей вошла с 1969 года). Размер премии составляет 10 млн. шведских крон (это около 1,5 млн. долларов США).

В этом году премию по физике «за открытие ускоряющегося расширения Вселенной путем наблюдения далеких сверхновых» разделили гражданин США Сол Перлмуттер (Saul Perlmutter), работающий в проекте Supernova Cosmology и Брайан Шмидт (Brian P. Schmidt) из Австралийского национального университета в Уэстон-Крик и американец Адам Райсс (Adam Riess) из университета Джона Хопкинса и научного института космического телескопа в Балтиморе. Их открытие показало, что расширение Вселенной не замедляется, как считалось до этого на протяжении столетия), а, наоборот, ускоряется.

Представьте себе, что вы играете в боулинг виртуальными шарами, наблюдая свою игру на экране и управляя шарами дистанционно при помощи жестов. Фантастика? Отнюдь. Уже с 4 ноября 2010 года в продаже на западном рынке появился игровой контроллер Kinect, без труда позволяющий проделывать подобные вещи. Достаточно установить его перед телевизором, подключить к приставке Xbox и можно управлять объектами на экране без какого-либо пульта: программное обеспечение осуществляет полное трехмерное распознавание движений тела, мимики лица и голоса. Такой контроллер – один из примеров применения технологии дополненной реальности.

Дополненная реальность (англ. Augmented reality, AR) – термин, относящийся ко всем проектам, в которых реальность дополняется виртуальными элементами. Как правило, дополненная реальность заключается в визуальном дополнении реального мира. Один из самых известных примеров дополненной реальности – это цветная линия, показывающая траекторию движения шайбы при телетрансляции хоккейных матчей.

Хотя человеческий мозг изучен достаточно хорошо, он является настолько сложным органом, что ученые до сих пор лишь приближаются к разгадкам его отдельных функций. Большинство вопросов, связанных с ним, все еще ждут своего часа. Сейчас мы познакомимся с наиболее интересными из них:

1. Сознание. До сих пор ученые не могут объяснить такой феномен, как сознание. Сознание – это то, что нас выделяет среди других живых организмов, то, что заставляет нас ощущать себя не предметами, а личностями. Это великий анализатор всех наших чувств, эмоций и желаний. Самой большой загадкой является то, как процессы в мозгу создают субъективные ощущения, уникальные для каждого человека. В общем, ученые пока работают даже не над ответами, а над списком вопросов о сознании.
2. Смех. Несмотря на обыденность этого явления, это одно из наименее понятных проявлений человеческого поведения. При искреннем смехе активизируются три области мозга: когнитивная (чтобы понять шутку), движения (чтобы управлять мускулами лица), эмоциональная (дающая «веселое» ощущение).
   

Несмотря на огромные достижения в области медицины и биологии, человеческий мозг до сих пор остается одной из самых главных загадок. И как бы далеко не продвинулись ученые в изучении головного мозга в последнее время, очень многое в его работе пока так и остается тайной. Так, хотя и достаточно хорошо объяснено функционирование отдельных клеток, однако понимание того, как, в результате взаимодействия миллионов нейронов, мозг функционирует как единое целое, доступно лишь в очень упрощенном виде и требует куда более глубоких исследований.

Периодически на фоне постоянных исследований функционирования человеческого мозга возникают все новые открытия. Вот о них мы с вами и поговорим. Так, недавно ученые обнаружили в головном мозге так называемый «центр общительности». Об этом заявили ученые из Медицинской школы Гарвардского университета и его учебной клиники – Массачусетской главной больницы. В ходе исследования они обнаружили, что степень вовлеченности человека в социальные отношения зависит от величины миндалевидных тел, которые ответственны за эмоции индивида.

Каждый из нас много раз в жизни наблюдал голографическое изображение, но отдавали себе в этом отчет далеко не все. Многие так вообще слышат это слово впервые. А ведь голограммы постоянно встречаются нам на банкнотах единой европейской валюты. Помните такие красивые переливающиеся картинки на лицевой стороне ЕВРО? Располагая ее под различными углами к свету, вы будете попеременно видеть символ ЕВРО и обозначение номинала или архитектурного мотива в зависимости от достоинства купюры. Голограмму, как высокую степень защиты, очень удобно использовать, ведь подделать ее – крайне сложно. Голографические рисунки также часто встречаются на концертных билетах звезд шоу-бизнеса и проездных.

Что представляет собой голограмма? Это интерференционная картина, своеобразная объемная фотография какого-то объекта. Голографическое изображение обладает множеством удивительных свойств. Например, предмет на изображении получается не плоскостной, а объемный, и из разных точек голограммы при ее повороте он виден под разными углами.

Компьютеры в своем развитии прошли огромный путь. И сейчас вряд ли кто помнит, с чего все начиналось. А начиналось все в 1834 году. Именно тогда англичанин Чарльз Бэббидж изобрел аналитическую машину, которая состояла из так называемого «склада» для хранения чисел («накопитель»), «мельницы» для производства арифметических действий над числами («арифметическое устройство»), устройства, управляющего операциями машины («устройство управления»), устройства ввода и вывода данных. Но тогда эта аналитическая машина так и не была построена, несмотря на поддержку британского правительства. В то время она существовала лишь на чертежах Бэббиджа.

Реализации проекта мешали разные факторы: болезни, нескончаемая работа и финансовые проблемы. В какой-то момент правительство даже вынесло решение о прекращении выделения средств на машину Бэббиджа. Но Чарльз Беббидж даже не думал сдаваться, не прекращая верить в свое гениальное изобретение. И он не один не терял веры. Графиня Лавлейс, единственный законный ребенок поэта лорда Байрона, одна из немногих сразу же поняла революционную сущность машины.

На тех, кто впервые побывал на этом удивительном материке, Антарктида оказывает очень сильное впечатление. Больше всего удивляет необыкновенная тишина, которая первое время просто «звенит в ушах», практически до галлюцинаций. И когда потом попадаешь в город, долго привыкаешь к его грохочущему шуму. А сияние антарктического снега и льда заставляет почувствовать себя гостем на другой планете. Нельзя не отметить также природные красоты этого уголка земли и знаменитое северное сияние.

Для белорусов научные экспедиции в Антарктиду становятся уже привычным делом. В 2006 году после долгого перерыва двое белорусских учёных Леонид Турышев и Алексей Гайдашов впервые представили на ледяном материке уже не БССР, а суверенную Беларусь. В следующей экспедиции 2007-2008 годов принимали участие уже четверо белорусов. Тогда они обживали восточную Антарктиду: это побережье моря Космонавтов, земля Эндербери, холмы Тала.

В 2010 году Беларусь планирует отправить в Антарктиду очередную научную экспедицию. Организатором экспедиции выступит Национальная академия наук совместно с Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды.

Научные опыты – важный фундамент открытий и развития научных идей. Ими пользуются учёные для подтверждения или опровержения той или иной гипотезы. Без них наука бы просто перестала развиваться и полностью утратила свою практическую значимость. Но эксперимент эксперименту рознь. Бывают эксперименты полезные, бывают полностью бесполезные, а бывают откровенно странные. Вот, например, такие:

Необычную проверку эффекта Доплера решил провести в 1845 году голландский метеоролог Христофор Бейс-Баллот. Напомним, что эффект Доплера гласит, что частота световых и звуковых колебаний меняется для наблюдателя в зависимости от того, движется ли источник света или звука в направлении от наблюдателя или к нему. Для проверки Христофор Бейс-Баллот нанял паровоз с грузовой платформой и посадил на неё двух трубачей, попросив их держать ноту соль. Второй трубач нужен был для того, чтобы набирать воздух, пока другой тянет ноту – так обеспечивалась непрерывность звука. В качестве «наблюдателей» экспериментатор разместил на перроне, находящемся между Утрехтом и Амстердамом, нескольких музыкантов с абсолютным музыкальным слухом.

После того, как в кинотеатрах всего мира прошли фильмы «Рождественская история» и «Аватар» в 3D-формате, интерес к 3D-технологиям возрос необычайно. Наступил прямо-таки бум трёхмерных технологий. И до этого момента существовали очки, позволяющие видеть на компьютере трёхмерное изображение, специальные шлема виртуальной реальности и стерео-кинотеатры, но такого повышенного внимания общественности 3D-технологии не видели до сих пор.

Лицо киноиндустрии кардинально изменилось: теперь практически ни один громкий релиз не обходится без трёхмерного варианта. Заоблачные кассовые сборы «Аватара» сделали своё дело, и теперь киностудии всего мира спешно бросились переделывать уже имеющееся видео в 3D-формат. И всё это совсем не похоже на мимолётные веяния моды, а скорее означает революцию кино.

Теперь всё больше и больше компаний начинают выпуск 3D-плазменных телевизоров, а также DVD и Blu-ray-плееров с возможностью показа объёмного изображения.

Необходимость ношения очков для получения объёмного изображения на экране никогда не вдохновляла пользователей. Поэтому перед разработчиками всегда стоял вопрос создания таких экранов, которые сами по себе преобразовывали бы двумерное изображение в трёхмерное.