Снимок чёрной дыры в центре нашей галактики, открытие новых экзопланет, доказательство квантового превосходства и другие научные события, которые вы скоро увидите в заголовках СМИ.
Предсказывать на год вперёд гораздо легче, чем на десятилетия. Научные открытия не делаются за неделю, поэтому иногда их можно предвидеть заранее. В первые дни января новостная редакция журнала Science и другие международные издания обнародовали свои предсказания. Мы выбрали наиболее яркие и значительные научные события нашего возможного будущего и объясняем, почему каждое из них заслуживает внимания уже сегодня.
Астрономия: взглянуть на сверхмассивную чёрную дыру в центре Млечного Пути
В апреле 2017 года международная команда астрономов попыталась сделать снимок сверхмассивной чёрной дыры Стрелец A*, которая находится в центре Млечного Пути. Расстояние от неё до нас — примерно 26 тысяч световых лет. Учёные снимали также и другую, более крупную чёрную дыру, которая находится в соседней галактике Messier 87. Пока неизвестно, какую из них удалось увидеть лучше.
Несмотря на огромную массу, чёрные дыры невелики по размеру. Чтобы получить качественные снимки, в наблюдениях принимали участие 8 обсерваторий на 4 континентах. При помощи радиотелескопов учёные надеются получить изображение горизонта событий, а также подтвердить или опровергнуть несколько астрофизических теорий — в том числе«информационный парадокс» Хокинга. Чтобы превратить данные, которые они получили, в наглядную картинку, нужна большая подготовительная работа. Но вполне вероятно, что мы узнаем много нового о чёрных дырах уже в ближайшие месяцы.
Несмотря на огромную массу, чёрные дыры невелики по размеру. Чтобы получить качественные снимки, в наблюдениях принимали участие 8 обсерваторий на 4 континентах. При помощи радиотелескопов учёные надеются получить изображение горизонта событий, а также подтвердить или опровергнуть несколько астрофизических теорий — в том числе«информационный парадокс» Хокинга. Чтобы превратить данные, которые они получили, в наглядную картинку, нужна большая подготовительная работа. Но вполне вероятно, что мы узнаем много нового о чёрных дырах уже в ближайшие месяцы.
Антропология: изучить происхождение человека при помощи новых образцов ДНК
Многие гипотезы о происхождении человека строятся на основе анализа ДНК, извлечённого из костей наших предков. Но подходящие образцы тканей встречаются редко и только в определённых условиях. Прошлой весной учёные изобрели способ, который поможет извлекать ДНК из пещерных отложений и остатков орудий труда — то есть даже в том случае, если на месте не было найдено никаких фрагментов скелета. Это изобретение может предоставить массу новых данных о том, как предшественники Homo Sapiensрасселялись по земному шару и взаимодействовали с родственными видами. С помощью нового метода учёные уже извлекли из пещерных отложений ДНК денисовского человека и неандертальца. Возможно, в новом году нас ждёт бум подобных исследований.
Computer science: доказать квантовое превосходство
Компьютеры, работающие на основе квантовых процессов, в перспективе окажутся наиболее мощными вычислительными устройствами. Пока существуют только экспериментальные разработки такого плана, хотя уже несколько лет Google, IBM и другие крупные компании вкладывают в это немалые ресурсы. В 2018 году разработчики из Google планируют достичь «квантового превосходства»: построить квантовый компьютер, которые сможет решить задачу, решение которой для обычного компьютера растянулось бы на миллиарды лет. Предполагалось, что квантовый чип от Google будет обладать мощностью 21 кубит (квантовый разряд), хотя уже сегодня существуют и более мощные устройства. «Квантовое превосходство» будет означать начало новой эры в компьютерной электронике. Однако до полноценного практического применения квантовых технологий должно пройти ещё немало времени.
Медицина: раскрыть взаимосвязь между здоровьем и генетикой
Этой весной Национальный институт здоровья США планирует запустить одно из самых масштабных исследований в истории медицины — проект под названием «All of Us» («каждый из нас»). Цель исследования — определить, как в долгосрочном плане здоровье человека связано с генетикой, окружающей средой и образом жизни. В нём примут участие как минимум 1 миллион человек. Проект рассчитан на 10 лет, так что его результаты мы увидим ещё нескоро. Вероятно, он станет значительным шагом к медицине будущего, в которой лечение будет направлено на конкретного человека с учётом всех его особенностей.
Крупные амбиции есть и у исследователей из других стран. В Великобритании к концу 2018 года планируют завершить проект «100 000 геномов». В течение трёх лет учёные собирали и анализировали генетическую информацию от 75 тысяч добровольцев, а затем сопоставляли её с их личными медицинскими записями. Учёные рассчитывают, что в результате удастся выявить общие генетические черты, характерные для многих форм рака, а также разработать более эффективные методы лечения онкологических и наследственных заболеваний.
Крупные амбиции есть и у исследователей из других стран. В Великобритании к концу 2018 года планируют завершить проект «100 000 геномов». В течение трёх лет учёные собирали и анализировали генетическую информацию от 75 тысяч добровольцев, а затем сопоставляли её с их личными медицинскими записями. Учёные рассчитывают, что в результате удастся выявить общие генетические черты, характерные для многих форм рака, а также разработать более эффективные методы лечения онкологических и наследственных заболеваний.
Физика: выйти за пределы стандартной модели
В 2012 году все говорили о пойманном бозоне Хиггса. Это достижение стало последним штрихом картины, которую физики называют стандартной моделью — общей модели взаимодействия всех элементарных частиц, которые известны науке сегодня. Но учёные, конечно, на этом не останавливаются: они надеются отыскать новые частицы, которые бы выходили за пределы принятой парадигмы. Многие эксперименты, которые проводятся на Большом адронном коллайдере, направлены именно на это.
Команда учёных из LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) надеется отыскать новые частицы, наблюдая за распадом B-мезонов. Некоторые сделанные измерения уже не вполне вписываются в стандартную модель и тем самым косвенно указывают на существование новых частиц. Обнаружить их пока не удалось, но вполне возможно, что этот год окажется годом очередной революции в физике.
Команда учёных из LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) надеется отыскать новые частицы, наблюдая за распадом B-мезонов. Некоторые сделанные измерения уже не вполне вписываются в стандартную модель и тем самым косвенно указывают на существование новых частиц. Обнаружить их пока не удалось, но вполне возможно, что этот год окажется годом очередной революции в физике.
Биомедицина: молекулы РНК и генная терапия как лекарство
В конце 2017 года в медицинской практике появились новые поводы для воодушевления. РНК-интерференция, при которой малые молекулы РНК изменяют или подавляют экспрессию определённых генов, оказалась эффективной при лечении амилоидоза и болезни Хантингтона — тяжёлых наследственных заболеваний. Ранее этот метод терапии вызывал много трудностей и вопросов. Теперь же многие учёные почти уверены, что он окажется эффективным при лечении и других нейродегенеративных заболеваний. Уже запущен ряд клинических исследований, которые смогут подтвердить или опровергнуть это мнение.
Несмотря на десятилетия рассуждений на эту тему, генная терапия в целом по-прежнему находится на оценочном этапе. Открытие таких механизмов редактирования генома, как CRISPR, стало огромным достижением, но всё ещё непонятно, насколько эти методики безопасны и применимы для лечения человека. Ряд клинических испытаний, запущенных в Китае и США в прошлом году, должен предоставить хотя бы часть ответа.
Несмотря на десятилетия рассуждений на эту тему, генная терапия в целом по-прежнему находится на оценочном этапе. Открытие таких механизмов редактирования генома, как CRISPR, стало огромным достижением, но всё ещё непонятно, насколько эти методики безопасны и применимы для лечения человека. Ряд клинических испытаний, запущенных в Китае и США в прошлом году, должен предоставить хотя бы часть ответа.
Астрофизика: пролётеть перед Солнцем и отыскать новые экзопланеты
31 июля NASA планирует запустить космический зонд, который пролетит недалеко от Солнца — на расстоянии 6 млн км, то есть гораздо ближе, чем все предыдущие аппараты, которые когда-либо к нему подлетали. Этот проект, который носит название Parker Solar Probe, был заявлен ещё в 2009 году, но только теперь дозрел до реализации. Учёные надеются, что данные зонда помогут больше узнать о солнечном ветре — в частности, о том, как ему удаётся влиять на электрические сети и разрушать искусственные спутники.
В марте 2018 года NASA также планирует запустить новую обсерваторию для поиска экзопланет — Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). В течение двух лет космический телескоп будет следить за ближайшими к Земле галактиками. Учёные собираются изучить примерно 500 тысяч звёзд, вокруг которых можно найти каменистые планеты, похожие на Землю. При помощи полученных данных учёные смогут построить компьютерные модели, предсказывающие вероятность того, что на определённой планете можно обнаружить жизнь. Ну и само число известных науке экзопланет после запуска TESS возрастёт на порядок.
В марте 2018 года NASA также планирует запустить новую обсерваторию для поиска экзопланет — Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). В течение двух лет космический телескоп будет следить за ближайшими к Земле галактиками. Учёные собираются изучить примерно 500 тысяч звёзд, вокруг которых можно найти каменистые планеты, похожие на Землю. При помощи полученных данных учёные смогут построить компьютерные модели, предсказывающие вероятность того, что на определённой планете можно обнаружить жизнь. Ну и само число известных науке экзопланет после запуска TESS возрастёт на порядок.
