Цивилизация
Текущий год запомнился прежде всего большими открытиями в фундаментальной физике.
«Конечно, хиггсовский бозон. Я думаю, что это справедливо — назвать это открытие главным», — сказал член коллаборации CMS Большого адронного коллайдера Андрей Крохотин, отвечая на вопрос о важнейшем научном открытии 2012 года.
Кроме того, в этом году окончательно была решена загадка «Пионеров», вспоминает кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. Штернберга МГУ Владимир Сурдин, лауреат премии «Просветитель» нынешнего года.
«40 лет назад NASA запустило первые зонды к планетам-гигантам Юпитеру и Сатурну: «Пионер-10» и «Пионер-11», связь с которыми поддерживалась соответственно до 2003 и 1995 годов. Эти зонды стали первыми покинувшими пределы нашей планетной системы. Когда они удалились уже достаточно далеко, туда, где нет массивных тел, измерения их скорости показали, что зонды испытывают очень слабое избыточное ускорение в сторону Солнца.
Эта «аномалия Пионеров» поставила под вопрос справедливость закона гравитации.
Специалисты NASA работали над этой проблемой многие годы, но так и не смогли окончательно ее решить. Недавно новое поколение инженеров и физиков вернулось к этой проблеме, используя всю мощь современной вычислительной техники. С трудом, но все же были найдены оригинальные магнитные записи сеансов связи с зондами, восстановлены магнитофоны, способные читать эти записи, и с помощью «стариков» NASA эти записи удалось расшифровать. По ним небесные механики более точно, чем раньше, вычислили аномальные ускорения зондов. А инженеры построили компьютерные 3D модели зондов (в этом им тоже помог опыт «стариков» и сохранившаяся документация) и изучили их поведение в космосе. Оказалось, что аномальное ускорение связано с тепловым излучением космических аппаратов, точнее их термоэлектрических радиоизотопных генераторов, которые излучают тепло в космос, а отдача толкает зонды в противоположном направлении. Расчеты сошлись с наблюдениями — загадка «Пионеров» решена, справедливость теории гравитации подтверждена. Отличный пример того, что ученые, продвигая фронт исследований вперед, не намерены оставлять в тылу нерешенные проблемы», — рассказал он.
Не менее важным для фундаментальной науки оказалось и «закрытие года» — опровержение информации о том, что нейтрино могут двигаться быстрее скорости света.
«С сентября 2011 года сообщение о том, что нейтрино движется чуть быстрее света, держало в напряжении всю физику. Ведь это сообщение исходило от высококвалифицированной группы из 122 экспериментаторов, работающих на ускорителе SPS (Швейцария) и в подземной нейтринной лаборатории в Гран-Сассо (Италия). Утверждение, что скорость света недостижима частицами, имеющими массу (а нейтрино среди них), служит основой современной физики. Поэтому все с нетерпением ждали продолжения исследований. В ноябре 2011 года указанная группа сообщила, что все возможные источники ошибок учтены, но скорость нейтрино по-прежнему превосходит световую. Однако вскоре была-таки найдена ошибка экспериментаторов: причиной ошибочного предположения о сверхсветовой скорости стал технический дефект – плохо вставленный разъём оптического кабеля, по которому к компьютеру приходили сигналы от антенны GPS.
Фундаментальная физика устояла.
Это замечательный пример того, насколько тщательно ученые относятся к своей работе и насколько основательно проверен фундамент современной физики», — прокомментировал Сурдин.
«Значимость научных достижений обычно проявляется через какое-то время, поэтому оценить её для работ текущего года практически невозможно», — отметил Алексей Хохлов, академик РАН, проректор МГУ. Однако на практике можно оценить законодательные шаги «в сторону науки», и именно они были сделаны в 2012 году в области клеточных технологий, отмечает Роман Деев, кандидат медицинских наук, директор по науке Института стволовых клеток человека.
«В первую очередь я бы отметил не столько открытия, сколько события, а именно официальное признание государственными органами в разных частях света легитимность клеточных и генных препаратов: на рубеже 2011/12 годов в США зарегистрирован и разрешен к применению препарат, в котором в качестве действующего начала использованы стволовые клетки пуповинной крови; в Южной Корее в начале года одобрен препарат, состоящий также из клеток пуповинной крови, но другого вида, используемый для лечения поражений суставного хряща; в Канаде разрешен препарат из аллогенных мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток для лечения реакции «трансплантат против хозяина» у детей. Наконец, Европейское медицинское агентство одобрило применение генного препарата, созданного на основе аденоассоциированных вирусов, для лечения редкого моногенного заболевания. Это принципиальные события, то есть с 2012 года реально открыта новая эра биофармацевтики», — считает он.
Сегодняшние достижения — фундамент для завтрашних важных открытий. Тот же бозон Хиггса останется на повестке дня и в 2013 году.
«Пока что проанализирована не вся набранная статистика. Может быть, дальнейший анализ сможет лучше прояснить природу найденного бозона, так как пока нельзя сказать с полной определенностью, действительно ли это Хиггсовский бозон. Например, в ATLASe масса данной частицы оказалось немного разной, когда ее измеряют в разных каналах распада», — поясняет Андрей Крохотин.
«Среди открытий этого года я бы отметила успешную высадку аппарата Curiosity на поверхность Марса, его первые шаги и обнаружение органических молекул. В 2013 году, надеюсь, марсоход обнаружит много интересного и нового на поверхности Марса, что прольет свет на многие важные научные вопросы, которые остаются пока не до конца ясными. Например,
присутствует ли все-таки жизнь на Марсе и в какой форме? Только ли это могут быть бактерии или возможны другие формы жизни?»,
— полагает Марина Иванова, старший научный сотрудник ГЕОХИ РАН.
«В 2013 году начнут работать в полную силу несколько новых чрезвычайно мощных астрономических инструментов: российский космический радиотелескоп «Радиоастрон», международный комплекс для наблюдений в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах ALMA (Atacama Large Millimetre Array), созданный в высокогорной пустыне Атакама на севере Чили, а также несколько крупных обзорных телескопов оптического диапазона Европейской южной обсерватории (ESO).
Создание инструментов такого калибра всегда приводило к новым интересным открытиям. Не обойдется без них и в этот раз.
Например, я надеюсь, что удастся проследить за падением межзвездного облака на гигантскую черную дыру в центре нашей галактики (это облако уже на подлете), а также будут обнаружены новые звездные скопления и маленькие галактики-спутники, сохранившиеся на периферии нашей звездной системы с далекой эпохи ее формирования», — рассказывает Владимир Сурдин.
В будущем мы все больше сможем не только следовать за экспериментом, но и заранее предсказывать многие данные; быть не только «наблюдателями», но и управлять жизненными процессами.
«Я думаю, что с развитием компьютерной техники станет возможно точное (т. е. с использованием квантовомеханических подходов) атомистическое компьютерное моделирование наиболее важных процессов, происходящих с биологическими макромолекулами (ДНК, РНК и белками) в живой клетке. И на этом пути мы получим гораздо более полное понимание молекулярных основ того явления, которое мы называем «жизнь», — полагает Алексей Хохлов.
«Полагаю, есть основания ожидать создания эффективного способа перепрограммирования клеток непосредственно в тканях организма.
Как известно, Синья Яманака был удостоен в этом году Нобелевской премии за перепрограммирование и получение клеток с индуцированной плюрипотентностью in vitro — в лабораторных условиях, — сказал Роман Деев. — Но уже несколько лет идут работы по «превращению» нежелательного типа клеток в необходимый непосредственно в тканях организма при помощи местной инъекции смеси определенных нуклеиновых кислот. Например, на мышах удалось показать перепрограммирование клеток рубца в мышце сердца после инфаркта в работоспособные кардиомиоциты. Пока результаты этих исследований неоднозначны. По-видимому, в 2013 году удастся решить некоторые технологические проблемы и достоверно показать эффективность этого метода (на животных), а это значит, что в будущем многие виды лечения — как хирургического, так и терапевтического — будут существенно скорректированы».
Следующий год может отметиться открытиями, из-за которых придется переписывать учебники химии - «невозможные» соединения оказываются возможными, рассказал профессор университета штата Нью-Йорк Артем Оганов.
«В моей области в этом году было много методологических прорывов, которые приведут скоро к новым парадигмам в химии и физике. Так,
уже был открыт новый класс соединений, не вписывающихся в традиционные химические правила и модели.
В 2013 году мы можем получить объяснение существования таких соединений и открыть много новых. Скорее всего, будет сделан прорыв в предсказании новых лекарственных препаратов, чего давно уже ждет фармацевтическая индустрия», - пояснил он.
Впрочем, многие учёные придерживаются той точки зрения, что планировать научные открытие — дело неблагодарное. «На вопрос, какие актуальные проблемы науки могут быть решены в следующем году, я бы ответил стандартно: предсказать невозможно, — говорит математик Андрей Райгородский. — Есть много важных задач, которые очень хочется решить, но будет ли это сделано именно в 2013 году, никто сейчас не скажет».