В этом году земляне запустят самый большой телескоп, изменят траекторию движения астероидов и проверят действие вакцин от коронавируса на эффективность. Именно так выглядят самые ожидаемые научные достижения 2021-го, по мнению сотрудников журналов Science и Nature. Какими еще прорывами в познании мира грезит ученый люд и почему они так важны и ожидаемы? Давайте разбираться.
Что касается ожиданий, озвученных упомянутыми научными журналами, то в этом году телескоп-гигант «Джеймс Уэбб» заменит собой знаменитый «Хаббл». Новая орбитальная инфракрасная лаборатория будет искать свет от первых звезд и галактик, выяснит, где в космосе есть планеты, похожие на нашу, а также изучит водные миры Солнечной системы — ледяной спутник Юпитера Европу и спутник Сатурна Энцелад, где ранее был обнаружен фонтанирующий из южного полюса большой водный шлейф.
Еще один космический проект этого года касается астероида Дидим, а вернее его спутника. В июне космический аппарат DART должен будет изменить его траекторию путем столкновения. Так мы выясним, годится ли этот способ в качестве защиты Земли от потенциальной астероидной угрозы или нет.
Кроме того, к пробному пуску готово топливо для крупнейшего в мире термоядерного реактора ИТЭР. Если испытания пройдут успешно, у мира появится мощный, устойчивый и практически неисчерпаемый альтернативный источник энергии. Россия принимает в проекте активное участие, так что в случае чего нам энергии тоже перепадет.
Царица наук
Все приведенные примеры — вещи практически свершившиеся. Другое дело — открытия теоретиков. Предсказать, когда и кому прилетит в голову яблоко научного вдохновения, тут практически нереально. Зато можно озвучить, в каком направлении двигаться, чтобы это яблоко словить.
— Предсказать открытие — это практически его совершить, — согласился с нами историк науки Сергей Александров. — А вот направления, в которых этих открытий ждут с нетерпением, назвать вполне реально. Самое первое, главное и интересное — это физика. Ведь именно она является научной базой, на которой мир вообще существует. Все, чем мы сейчас живем, это в конечном счете результат открытий физики.
И в этом смысле хочется верить, что она наконец перестанет растекаться мыслью по древу, потому что последние лет 30 сворачивает явно куда-то не туда. Скажем, у нас есть стандартная модель элементарных частиц. Раньше их было две-три, потом выяснилось, что их чуть ли не под сотню, дальше нашли субэлементарные частицы — лептоны, кварки, которых тоже уже немало. И теперь возникает вопрос, дает ли это окончательное понимание того, как устроен наш мир, и как мы, зная все это, можем его изменить. Или взять знаменитую темную материю, которую мы никак не можем ни померить, ни увидеть.
Знаем, что как-то она там на что-то влияет, но как — непонятно. Гипотез масса, но единого, удовлетворяющего всех варианта, нет. Или теория струн — увлечение физиков последних 35 лет, в котором тоже — сколько теоретиков, столько вариантов теории, и все они не в одну точку бьют, докапываясь до истины, а разбредаются в разные стороны, кто в лес, кто по дрова. То же касается и работ по поводу мерности пространственно-временного континуума — темы, за которой я слежу с большим интересом.
Кто-то доказывает, что существует 11 параллельных Вселенных, кто-то называет другие числа, но ни одна из этих теорий не нашла своего однозначного подтверждения. Более того, о том, каким оно должно быть, не договорились сами физики. Между тем на практике это дало бы нам возможность перелета с любой скоростью на любые расстояния, преодоление светового барьера и т.д.
Главное — правильно стукнуть
Впрочем, возможно, бороздить просторы Вселенной кораблям будущего поможет химия, уверен наш эксперт:
— Есть в ней одно любопытное направление. Со школы мы знаем реакции окисления и восстановления: какие-то атомы свои электроны отдают, какие-то принимают, они могут объединяться, получая новые соединения. И мы знаем про эффект лазера, при котором электроны переходят на более высокий энергетический уровень вокруг атома, а потом все сваливаются обратно вниз, на первоначальную орбиту, выделяя огромное количество энергии.
Так вот, есть такие химические соединения, которые можно нехитрым воздействием (скажем, механическим — ударами, сотрясениями и т.д.) перевести в возбужденное состояние, после чего они начинают реагировать с другими химвеществами, выделяя гораздо больше энергии, чем до и во время такой инициации. То есть, грубо говоря, у нас есть какой-нибудь инертный бетон, с которым что ни делай — нагревай его, замораживай, хоть гипнотизируй, — ничего не произойдет. Но если его правильно стукнуть, он взорвется так, что атомная бомба удивится мощности этого взрыва. И вот сейчас задача химии — понять, что за процессы происходят при такого рода реакциях, и научиться такие вещества получать. Конечно, сейчас эти работы ведутся исключительно в военных целях, но про мирное применение тоже не стоит забывать — для той же энергетики или создания топлива для космических двигателей…
Помидорный лес
На стыке химии и биологии по-прежнему не решена главная загадка человечества — как появляется живое из неживого.
— Зеленые растения берут постоянно, каждую минуту неживые химические элементы и все это трансформируют в живое, — объясняет Александров. — И сделать то же самое не в отдельном растении, а в пробирке пока ни у кого не получается. Хотя работы в этом направлении ведутся больше 100 лет. Как максимум это нам даст понимание, что такое вообще жизнь, то есть ответ на фундаментальнейший из вопросов. Как минимум — производство еды в пробирке и, что гораздо важнее, оживление недавно умерших людей, к которым опоздала скорая.
Или еще одна нерешенная проблема. Как известно, основу нашего сельского хозяйства составляют однолетние культуры: ты их посеял, собрал, а потом по новой — распахивай, сей, сажай… А в идеале нам нужны не поля злаковых или овощей, а леса деревьев, с которых можно собирать продукты питания много лет. Задача и для селекции, и для генной инженерии абсолютно решаемая (не говоря уж о том, что и для сохранности почвы и всей природы это было бы полезнее). Но биологи берутся за нее крайне неохотно. Подозреваю, потому, что современные агротехнические мегакорпорации имеют очень неплохие деньги от продажи семян.
Не стой под лучом
Еще одна вековечная мечта человечества — о беспроводной передаче энергии на расстояние — тоже все никак не «взлетит». Вроде бы и мобильные зарядки уже в продаже имеются, и появление энергонета — мировой сети по обмену энергией — постоянно пророчат, а вот поди ж ты…
— Механизм и правда давно известен, но проблема в том, что та передача, которая нынче везде афишируется и активно продвигается, получается ненаправленной, — объясняет наш эксперт. — То есть ту же энергию, которой снабжают заряжающийся беспроводным способом гаджет, получает и находящийся с ним рядом человек. И если в первом случае это положительно и необходимо, то во втором все не так однозначно, мягко говоря. И пока вопрос с биологическим воздействием никак не удается решить, потому что компании, развивающие беспроводную передачу, оплачивают одни исследования, а те, что развивают кабельную сеть, — другие. Нужна какая-то третья сила, которая оплатит широкомасштабные, глубокие, а главное — объективные исследования.
Другое дело, что передача направленная — с помощью СВЧ или лазерных лучей — потихоньку развивается. Тут хотя бы можно обозначить запретную для людского проникновения зону. Например, вокруг земной антенны, принимающей таким способом энергию с космической станции. Такая технология даст нам решение энергетической проблемы, которая все сильнее обостряется, и снижение всевозможных загрязнений, ведь это не коптящий уголь, и не взрывоопасный уран, и не ГЭС, от которой нужно тянуть многочисленные ЛЭП, и не ветряк, зависимый от погоды.
О вреде ныряния
Ждет своих гениев даже геология:
— Мы до сих пор не знаем, как происходит движение внутри Земли всех этих гигантских планетарных масс — тех, что начинаются ниже 40-го километра и уходят дальше в глубину.
Долгие годы главенствовала теория вертикальных перемещений. Потом появилась теория литосферных плит, по которой эти самые плиты плавают в квазижидком океане магмы, периодически подныривая друг под друга.
Но проблема в том, что имеется масса доказательств, что это не так. Не говоря уж о том, что одного подныривания недостаточно для того, чтобы вызывать горообразования и землетрясения. Прояснение же этого вопроса даст нам возможность не только разобраться со всякими сейсмопроблемами, но и серьезно облегчить поиск полезных ископаемых.
В общем, перед нынешними школьниками, мечтающими связать свою жизнь с наукой, стоит масса нерешенных пока задач. И как знать, возможно, среди читающих эти строки уже есть будущий новый Эйнштейн, Менделеев или Флеминг, чей гений расщелкает ученые загадки, как семечки.
ОДНИМ АБЗАЦЕМ
Как в небо глядел
Во времена Галилея было принято публиковать шифровки об открытиях, а расшифровывать — после их подтверждения. Увидев в телескоп Сатурн с неясными придатками, ученый решил, что открыл его спутники, и составил на латыни анаграмму «Высочайшую планету тройную наблюдал». Иоганн Кеплер ошибочно расшифровал ее как «Привет вам, близнецы, Марса порождение», решив, что Галилей открыл два спутника Марса. Интересно, что вариант Кеплера подтвердился спустя 250 лет.
О пользе домашки
Будучи аспирантом, американский математик Джордж Данциг однажды опоздал на занятие и принял написанные на доске уравнения за домашнее задание. Выполнив его, он предоставил преподавателю решение. И лишь тогда узнал, что справился с двумя «нерешаемыми» проблемами из статистики, над которыми бились многие ученые.
Не было бы счастья
В 18 лет химик Уильям Перкин бился над созданием лекарства от малярии. Однажды он заметил, что содержимое одной из пробирок сильно ее окрасило. Так появился на свет первый синтетический краситель под названием мовеин.
ВОПРОС НА ЗАСЫПКУ
Какая наука подарила нам больше всего значимых открытий? Какая главная задача, находящаяся на стыке химии и биологии, до сих пор не решена, хотя исследования в этой области ведутся около века? Чем это открытие способно помочь сельскому хозяйству и человечеству в целом?
