У берегов Японии обнаружены формы жизни, которые считались вымершими 270 миллионов лет назад. Речь идет о морских лилиях и шестилучевых кораллах, которые с очень давних времен имеют максимально тесные взаимоотношения. Пользу от этих отношений в основном получают кораллы — они крепятся к лилиям и получают доступ к большему количеству пищи. До сих пор ученым удавалось найти только окаменелые останки этих созданий, из-за чего они считались вымершими до появления динозавров. Удивителен тот факт, что они оставались ненайденными на протяжении почти всей истории человечества. Возможно, кто-то их и встречал, но просто не знал, с какими загадочными существами имеет дело. Это действительно важное открытие для ученых, поэтому давайте разбираться в подробностях. Начнем с того, кем именно являются упомянутые морские лилии и шестилучевые кораллы. В школьных учебниках им вряд ли выделили целые главы — максимум пара строчек текста.
Ученые считают, что около трех миллионов лет назад средняя температура на нашей планете была выше на три градуса Целься, а уровень моря превышал нынешний на 15 метров. Как сообщает РБК, в ходе международной конференции «Петерсбергский климатический диалог», которая состоялась 6 мая в Германии, генеральный секретарь ООН Антонио Гуттериш заявил об опасности повышения средней температуры на Земле к концу столетия. «Мы все еще движемся к катастрофическому повышению температуры на 2,4 градуса к концу века. Мы действительно стоим на краю пропасти», — сказал он. Напомню, что в 2020 году температура планеты была на 1,2 градуса Цельсия выше, чем в доиндуструильную эпоху. Гуттериш также отметил, что концентрация углекислого газа в атмосфере поднялась до нового максимума — на 148% выше доиндустриального уровня и это – самый высокий уровень за 3 миллиона лет. Между тем, многие из нас не осознают, каково это – жить в экстремально жарком климате, что по прогнозам ожидает многие города Европы, США и других стран уже к 2050 году.
Автором нового исследования, опубликованное в журнале Nature, похоже удалось решить одну из самых важных задач квантовой физики – они продемонстрировали как привести несколько молекул сразу в единое квантовое состояние. Напомню, что когда группа частиц, охлажденных до абсолютного нуля, разделяет единое квантовое состояние и вся группа начинает вести себя так, как если бы это был один атом, физики говорят о конденсате Бозе-Эйнштейна. Этого состояния, безусловно, достичь трудно, но когда это происходит, открывается целый мир новых возможностей. Ученые проделывали это с атомами на протяжении десятилетий, но проделай они то же самое с молекулами, сегодня мы, вероятно, обладали бы разными формами квантовых технологий. Но поскольку молекулы больше атомов и имеют гораздо больше движущихся частей, большинство попыток обуздать их не увенчались успехом. Впрочем, так было до конца апреля этого года – в ходе нового исследования команда физиков охладила атомы цезия, а затем ограничила молекулы таким образом, чтобы они находились на двумерной поверхности и могли двигаться только в двух направлениях. В результате получился набор практически идентичных молекул в едином квантовом состоянии.
Нашу Вселенную формирует нечто, что мы c вами не можем непосредственно наблюдать. Эта таинственная субстанция, называемая темной материей, заполняет 85% Вселенной и ответственна за ее структуру и расположение галактик и звезд. Так как темная материя не взаимодействует со светом, но имеет вес, измерить ее можно только косвенно – темная материя искривляет свет звезд из-за гравитационного эффекта, подобно тому, как стекло преломляет свет. Стоит ли удивляться, что эта таинственная субстанция десятилетиями ставила ученых в тупик. Но наука не стоит на месте и последние исследования в области квантовых технологий могут оказаться жизненно важным звеном в разгадке тайны темной материи. Недавно коллаборация исследователей из США разработала новые устройства, использующие квантовые вычислительные биты, способные обнаруживать слабые сигналы от любой из субатомных частиц. Новый метод, как полагают физики, позволит искать доказательства существования темной материи в 1000 раз быстрее, чем когда-либо.
Пятнадцать лет назад физики из Брукхейвенской национальной лаборатории обнаружили нечто удивительное. Мюоны – тип субатомных частиц – двигались неожиданными образом, что не соответствовало теоретическим предсказаниям. С тех пор физики пытались понять почему. Недавно группа исследователей из Fermilab занялась экспериментальной стороной вопроса и 7 апреля 2021 года опубликовала результаты, подтверждающие первоначальное измерение. Ряд исследователей, однако, придерживается другого подхода, полагая, что никакой «новой физики» на горизонте нет. Так, команда ученых в рамках сотрудничества Budapest-Marseille-Wuppertal Collaboration попробовала выяснить, не было ли старое теоретическое предсказание неверным. Для расчета взаимодействия мюонов с магнитными полями был использован новый метод. Если расчеты исследователей верны, то никакого расхождения между теорией и экспериментом нет, как и не открытой силы природы.
Несмотря на родство человека и шимпанзе, мозг Homo Sapiens сильно отличается от мозга наших собратьев. Будучи надежно скрытым в черепной коробке, мозг человека больше и структурно отличается от мозга не только обезьян, но и других млекопитающих, особенно в тех областях, которые позволяют нам делать то, что не могут другие животные – решать сложные когнитивные задачи и рассуждать о прошлом и будущем. Но когда это изменение произошло в нашей эволюционной истории? Как показали результаты нового исследования, наши далекие предки (в частности Homo habilis и Homo erectus) имели «гораздо более примитивный мозг», чем считалось раньше – еще совсем недавно ученые полагали, что мозг первобытных людей похож на мозг современного человека. Однако новое всестороннее сравнение более чем 300 цифровых реконструкций мозга из окаменелостей Homo habilis, современных людей и обезьян показывает, что эволюционное изменение от более примитивного мозга к его более современному варианту, скорее всего, произошло в Африке между 1,7 и 1,5 миллионами лет назад. Так что, возможно, наши предки были не такими уж и смышлеными.
Приходила ли вам в голову мысль о том, что давно предсказанный Библейский Апокалипсис уже начался именно в наши дни? Но человечество настолько привыкло к различного рода потрясениям, что просто его не замечает. Взгляните сами, количество природных и техногенных катастроф за последние 25 лет увеличилось в 3-4 раза, открываются новые космические явления, которые несут потенциальную опасность для Земли. Мир еще не оправился от пандемии, которая грянула как гром среди ясного неба. Именно эту гипотезу использовал доктор технических наук, профессор Михаил Харит в своём романе-дилогии «Рыбари и виноградари», и несмотря на то, что это триллер с элементами фантастики, местами картина получилась такой реалистичной, что невольно начинаешь задумываться.
ХХ век подарил миру множество удивительных открытий: в 1916 году знаменитый на весь мир физик по имени Альберт Эйнштейн опубликовал общую теорию относительности (ОТО); затем, в 1927 году астроном Эдвин Хаббл обнаружил, что галактики удаляются от Земли (и друг от друга) со все возрастающей скоростью; в последующие десятилетия такие выдающиеся умы как Нильс Бор, Макс Планк, Луи де Бройль, Вернер Гейзенберг и другие трудились над созданием квантовой теории. Сегодня их труд лежит в основе наших знаний о Вселенной – мы знаем, что она родилась 13,8 миллиардов лет назад и с тех пор расширяется с ускорением. Вот только причина, по которой Вселенная становится все больше и больше, остается загадкой и ученые не могут прийти к единому мнению о том, почему. Это, во многом, связано с различными способами измерения постоянной Хаббла (фундаментального параметра, описывающего расширение Вселенной), которые показывают разные результаты. Но недавно ученые предложили новый способ, потенциально способный разрешить кризис космологии. О нем поговорим в этой статье.
Пока мы с вами заняты повседневными делами, ученые в ЦЕРН охлаждают почти до абсолютного нуля антиматерию и вообще-то стоят на пороге открытия Новой физики. И так как нет на свете ничего интереснее чем тайны мироздания, предлагаю ненадолго отложить дела и погрузиться в изумительный мир физики. Начнем с того, что теорию антиматерии впервые предложил английский физик-теоретик, один из создателей квантовой теории Поль Дирак в 1928 году. Всего четыре года спустя его теория получила подтверждение. Сегодня мы знаем, что антиматерией ученые называют эфирную противоположность материи. Ее частицы идентичны своим материальным двойникам, за исключением их физических свойств – там, где электрон имеет отрицательный заряд, его антиматериальный двойник, позитрон, имеет положительный. Причина, по которой мы не сталкиваемся с антиматерией так часто, как с обычной материей, заключается в том, что они аннигилируют друг с другом при контакте, что чрезвычайно затрудняет хранение и изучение антиматерии в повседневной жизни.
Вот и наступил долгожданный момент – на этой неделе ученые объявили о существовании неизвестных для науки элементарных частиц и взаимодействий между ними, которые жизненно необходимы для природы и эволюции космоса. Наши постоянные читатели наверняка знают, что в последнее время число свидетельств того, что крошечная субатомная частица, похоже, не подчиняется известным законам физики, растет. Новое открытие, по мнению ученых, открывает дверь в неизвестность в нашем понимании Вселенной. Как пишет в своем Twitter американский физик-теоретик Митио Каку, полученные результаты свидетельствуют о том, что мюон (его обнаружили в космических лучах) и электрон – которые должны быть идентичны – по-видимому, обладают разными свойствами. Это может являться свидетельством существования некой «высшей теории физики, включающей новые частицы, и одновременно быть подтверждением теории струн». Но не все ученые с ним согласны, так как чтобы подтвердить полученные в Fermilab результаты, потребуются годы исследований.
Подобно тесту с изюмом, поднимающимся в разгоряченной печи, в наблюдаемом пространстве (то есть Вселенной) галактики и даже целые скопления разлетаются друг от друга. Заметил это еще в 1920 году астроном по имени Эдвин Хаббл; его открытие в конечном итоге привело ученых к современной картине расширения Вселенной. Считается, что за этот процесс ответственна таинственная темная энергия – гипотетическая форма энергии, которая равномерно заполняет пространство и составляет 70 процентов Вселенной. Однако сомнения в ее существовании были всегда, даже у самого Эйнштейна. Недавно ученые из Копенгагенского университета удалили из уравнения темную энергию и с помощью компьютерного моделирования посмотрели, может ли Вселенная расширяться без нее. Полученные результаты показали, что расширение Вселенной связано с темной материей, имеющей определенную магнетическую силу. Новое открытие может изменить наше понимание Вселенной.
В январе 2020 года исследователи из Университета Тафтса и Университета Вермонта разработали метод создания крошечных биологических машин из яиц африканской когтистой лягушки Xenopus laevis. Прозванные ксеноботами в честь своих животных предков эти «живые» машины могли передвигаться самостоятельно, толкать предметы и даже объединяться в рои. Примечательно, что для их создания ученые использовали эволюционный алгоритм, работающий на суперкомпьютере. С его помощью команда смогла протестировать тысячи потенциальных конструкций, состоящих из различных конфигураций клеток, так что никакой вам генной инженерии. Но самое потрясающее, пожалуй, заключается в том, что год спустя та же команда выпустила новую версию ксеноботов, которые не только стали быстрее, сильнее и способнее, чем когда-либо, но даже собирают собственные тела из отдельных клеток.
В 2008 году в Европе состоялся запуск гигантского ускорителя заряженных частиц Большого адронного коллайдера (БАК). Тогда казалось, что мир словно сошел с ума. Но не от радости за достижения современной науки, а от ужаса перед неизведанным – слухи о том, что запуск БАК приведет к созданию черной дыры и неизбежному концу света распространялись с молниеносной скоростью. И сколько бы физики не объясняли, что коллайдер разгоняет элементарные частицы до околосветовых скоростей и сталкивает их друг с другом и этот процесс не может привести к апокалипсису, истинно верующие до сих пор глаголят, что коллайдер – есть начало конца. Это может показаться удивительным, но в чем-то они, вероятно, оказались правы. Новая работа ученых из Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) предрекает конец нашим представлениям о физике: полученные результаты указывают на новую силу природы за пределами Стандартной модели, которую ученые не понимают.
Считается, что гравитация ответственна за все происходящее в нашей Вселенной – от падения яблока на голову Исаака Ньютона, до вращения сверхмассивных черных дыр в центрах далеких галактик. Обычно мы представляем гравитацию как силу, которая притягивает вещи к массивным объектам. В некоторых учебниках по физике, особенно начальных классов, можно встретить утверждения о том, что «гравитация Земли притягивает объекты к центру планеты». Но так ли это? Исследователи полагают, что ключом к разгадке тайны гравитации является термин «ускорение», а не «тяга». Дело в том, что гравитация вообще не притягивает объекты; скорее, она искривляет пространство-время, заставляя объекты следовать за создаваемыми ей изгибами, в результате чего они иногда ускоряются. В этой статье разбираемся чем на самом деле является гравитация.
В нашем стремлении познать Вселенную, мы – сапиенсы, продвинулись довольно далеко. Судите сами: физики из Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН) разгоняют элементарные частицы до околосветовых скоростей и сталкивают их друг с другом; инженеры NASA успешно посадили на поверхность Красной планеты марсоход Perserverance; биологи объяснили сложную работу циркадных ритмов и это не говоря об изготовлении вакцины против COVID-19 в рекордные сроки. Но что особенно приятно, так это достижения астрофизиков, которым за последние несколько лет удалось доказать, что космические монстры – сверхмассивные черные дыры – действительно существуют. Так, в 2019 году мир впервые увидел снимок горизонта событий черной дыры. Теперь же международная команда радиоастрономов представила на обозрение изумленной публики более четкое изображение черной дыры, расположенной в 55 миллионах световых лет от Земли.
Немногим больше ста лет назад никто на нашей планете не знал, что Вселенная расширяется. Но несмотря на все беды и несчастья, которые ХХ век принес человечеству, именно это столетие ознаменовано научно-техническим прогрессом. За невероятно короткий отрезок времени мы узнали о мире и Вселенной больше, чем когда-либо. Идею о том, что наша Вселенная расширяется на протяжении последних 13,8 миллиардов лет впервые предложил бельгийский физик Жорж Леметр в 1927 году. Два года спустя американскому астроному Эдвину Хабблу удалось подтвердить эту гипотезу. Он установил, что каждая галактика удаляется от нас и чем она дальше, тем быстрее это происходит. Сегодня существует множество способов, с помощью которых ученые могут понять, как быстро наша Вселенная увеличивается в размерах. Вот только цифры, которые исследователи получают в процессе измерения, каждый раз получаются разными. Но почему?
Каким вы видите свой идеальный распорядок дня? Большинство людей на планете, вероятно, ответят, что им нравится вставать по утрам и ложиться спать до полуночи. Вообще, окружающий мир неспроста заточен под «жаворонков», ведь они рано встают, все успевают и прекрасно себя чувствуют. Оставшаяся же часть человечества смотрит на этот праздник жизни с чашкой кофе в руках, скрывая зевоту и следы недосыпа. Тот факт, что «совы» нередко жертвуют собственным здоровьем ради учебы или работы, сегодня является общеизвестным, однако по-прежнему никак не влияет на начало трудового или учебного дня. Ученые из Университета Юты (США), тем временем выяснили почему 3% жителей Земли и вовсе спит до обеда, ложась с первыми лучами Солнца. Такой особенный распорядок дня, как оказалось, возникает вследствие сразу нескольких генетических мутаций и называется синдромом задержки фазы сна (СЗФС). Люди, страдающие СЗФС, испытывают трудности при раннем пробуждении, а чтобы заснуть им может потребоваться несколько часов.
Когда социальные сети только появились, вряд ли кто-то мог себе представить, что Facebook, Twitter и Instagram будут доминировать практически во всех сферах нашей жизни. Сегодня мы ищем в интернете информацию, друзей, работу и вторую половинку, однако больше всего, как показали результаты нового исследования, нам нужны… «лайки». Недавно международная команда ученых из Нью-Йоркского университета выяснила, что наше поведение в социальных сетях отражает поведение, основанное на пищевом вознаграждении, наблюдаемое у крыс. Если говорить более конкретно, то такие платформы как Instagram и Facebook подобны цифровому «ящику Скиннера» – лабораторному инструменту, который ученые используют для изучения поведения животных, помещая в коробку крысу (или другое маленькое животное), а затем, когда крыса совершит определенные действия (например, нажмет на рычаг) вознаграждают ее едой. Хотя результаты исследования можно назвать несколько удручающими, полученные результаты все же проливают свет на то, как учатся разные виды. Авторы научной работы отмечают, что взаимодействие в социальных сетях следует основным межвидовым принципам обучения вознаграждению.
Имя Константина Новосёлова хорошо известно не только каждому российскому учёному, но и всему мировому научному сообществу. Именно он в 2004 году открыл новую аллотропную модификацию углерода — графен, который представляет собой одинарный слой атомов углерода. А через 6 лет, в 2010 году, был удостоен Нобелевской премии по физике за передовые опыты с этим материалом. И есть за что, ведь графен не только самый прочный, самый легкий и электропроводящий вариант углеродного соединения, он также может стать отличной заменой кремнию, особенно в полупроводниковой промышленности. Новосёлов — мировой учёный, который работает в ведущих лабораториях мира, является почётным членом Национальной Академии Наук США и даже получил от королевы Елизаветы II титул рыцаря-бакалавра за заслуги перед наукой. При этом он родился и вырос в СССР и не забывает о родных местах: скоро в России откроется научная лаборатория под его руководством.
Классические модели физики – законы движения Ньютона и Общая теория относительности Эйнштейна предполагают, что такие свойства объекта как положение и движение являются абсолютными. Эти теории являются венцом достижений современной физики, описывающей природу изысканно, но по отдельности. ОТО имеет дело с большими знакомыми объектами и событиями Вселенной, в то время как квантовая механика охватывает невидимый и странный микромир, где две частицы, разделенные тысячами световых лет, могут мгновенно реагировать на движения друг друга. Эти два теоретических мира, определенный классический и неопределенный квантовый, работают чрезвычайно хорошо. Классический для больших массивных объектов, таких как бейсбольные мячи и планеты, и квантовый для малых легких объектов, таких как атомы и молекулы. Однако оба этих подхода рушатся, когда мы пытаемся изучать массивные, но маленькие объекты, например внутреннее устройство черных дыр или наблюдаемую Вселенную вскоре после Большого взрыва. Но почему?