1. Гравітаційні хвилі
Найважливішим науковим відкриттям року став доказ існування гравітаційних хвиль.
У чому ж суть відкриття? Після того, як Ньютону впало яблуко на голову, і він вирішив, що більші тіла притягують до себе тіла менші, з'явився Ейнштейн зі своєю загальною теорією відносності. З неї випливає, що яблуко впало не тому що Земля притягує до себе предмети поменше, а тому що Земля викривляє навколо себе простір-час. Тобто, кинуте яблуко летить по заданій йому траєкторії прямо, тільки ця траєкторія через викривлення простору впирається в Землю.
Більш того, Земля, яка обертається не просто викривляє навколо себе простір, але і тягне його за собою, від чого яблуко з дерева впаде не строго вниз, а трохи в сторону. Цей ефект настільки незначний, що зафіксувати його вдалося також нещодавно.
А ось з гравітаційними хвилями вийшло ще складніше. Довгий час вчені не могли довести це явище. Для того, щоб створити гравітаційну хвилю необхідно з прискоренням переміщати тіло в просторі. По суті, всі люди є генераторами гравітаційних хвиль. Але ці гравітаційні хвилі настільки незначні, що зафіксувати їх поки що неможливо.
Для порівняння можна взяти електромагнітну хвилю. Принцип створення електромагнітних хвиль схожий – слід переміщати заряд з прискоренням. Якщо зарядити ебонітову паличку і розмахувати нею, то вийдуть дуже слабкі електромагнітні хвилі, які хоч і з труднощами, але можна вловити за допомогою новітніх індикаторів.
Одночасно з цим створюється гравітаційна хвиля, так як відбувається переміщення маси з прискоренням (розмахування ебонітовою паличкою). Другий процес зафіксувати поки що неможливо, тому що гравітаційна хвиля набагато слабкіше електромагнітної, а вчені не винайшли поки що таких точних приладів.
Провівши експеримент з двома однаково зарядженими електронами, що мають масу, вчені виявили що гравітаційна сила слабкіше електромагнітної в 1040 разів, так як замість притягання через взаємну гравітацію, електрони почали відштовхувати один одного через однаковий заряд.
А значить, спорудити "гравітоприймач" в 1040 разів складніше, ніж радіоприймач. Однак, подібний детектор вже існує і саме за допомогою нього було відкриття і підтверджена одна з ідей Ейнштейна. Гравітаційно-хвильова обсерваторія LIGO в США зафіксувала хвилю.
Обсерваторія має дві чотирьох кілометрові труби, з'єднані буквою "г" і наповнені вакуумом. Через ці труби проходить лазерний промінь, який відбивається в кінці труби від кварцового дзеркала і повертається назад до центру. Так як довжина труб одна і та ж, при відсутності зовнішнього втручання, промені повинні повернутися в те саме місце, звідки і вилетіли. Але якщо детектор стикається з гравітаційної хвилею, промінь починає змінювати свою траєкторію.
Саме таку зміну в траєкторії і зафіксували вчені. Більш того, їм вдалося оцінити напрямок і відстань відправки сигналу.
У далекій-далекій галактиці, на відстані 410 мегапарсек, дві надважкі чорні діри злилися в одну, виплеснув енергію рівну трьом масам Сонця. Ця енергія перетворилася в гравітаційну хвилю і летіла до Землі 1,3 мільярда років, спочатку стискаючи і розтягуючи все на своєму шляху, але слабшала з кожним пройденим парсеком. Саме злиття таких великих тіл дозволило підтвердити одну з ідей Ейнштейна, яку він висловив 26 років.
2. Перші модифіковані люди
У цьому році група китайських вчених вперше застосувала інструмент генної модифікації CRISPR для лікування пацієнта з агресивною формою раку легенів.
CRISPR – це біологічна система змін ДНК, що базується на імунній системі бактерій. Суть роботи CRISPR дуже схожа з роботою антивірусної програми на комп'ютері: система прикріплюється до вірусу, зчитуючи його генетичний код і нейтралізує його.
Щоб вилікувати пацієнта, вчені повністю видалили імунні клітини з його тіла, модифікували їх за допомогою CRISPR, прибравши з них ген PD-1, який є своєрідним «вимикачем» імунітету. Даний ген використовується вірусом раку як лазівкою в організм людини. Після цього відредаговані клітини були переміщені назад в тіло пацієнта.
Багато вчених висловили свій протест проти експериментів над ДНК людини, так як поки незрозуміло до чого призведе відключення того чи іншого гена. Однак, якщо дослідження продовжаться, цілком можливо, що людство здобуде перемогу над ще одним смертельним захворюванням.
3. Вуглекислий газ можна використовувати в будівництві
З підвищенням викидів вуглекислого газу в атмосферу, все більше вчених стурбовані зміною клімату на Землі. Наприклад, Стівен Гокінг вважає, що якщо люди не зможуть знизити кількість шкідливих викидів, то кліматичні умови на Землі стануть дуже схожими з умовами Венери.
Однак в цьому році ісландським вчені вдалося переробити вуглекислий газ, надавши йому тверду кристалічну форму. Експеримент проходив на заводі Hellisheidi біля Рейк'явіка. Інженери почали змішувати CO2 з водою, а потім закачувати отриману суміш в вулканічний базальт. Суміш затверділа протягом двох років. Таким чином, вуглекислий газ більше не контактує з атмосферою, і його можна закопати або використовувати в будівництві.
Однак, подібний метод можна застосувати лише в умовах Ісландії. Для успішного експерименту з вуглекислим газом необхідні ісландські геологічні та геохімічні особливості. Так само поки неясно, куди можна використовувати весь затверділий вуглекислий газ.
4. Новий світ для людей
Незважаючи на існуючу гонку за Марс, вчені продовжують досліджувати галактику в пошуках потенційних місць проживання.
Таким місцем стала екзопланета Проксима b, яка перебуває в найближчій системі Альфа Центавра. Маса планети складає 1,13 від земної маси, і це дає вченим підстави вважати, що планета має тверду поверхню.
Планета обертається на відстані в 7 мільйонів кілометрів від своєї батьківської зірки, однак подібна близькість планети зі світилом не є згубною для життя, так як зірка Проксима Центавра є холодним червоним карликом, і її світіння набагато слабкіше світіння Сонця. Тому існує висока ймовірність існування на цій планеті води в рідкій формі. На Марсі, наприклад, вода існує лише у твердій крижаний формі.
Саме ці припущення роблять екзопланету Проксима b потенційно заселяємою.
Однак це не єдиний плюс відкриття. Так як система Альфа Центавра є найближчою системою до Сонячної, подорож до планети Проксима b займе 4,22 світлових роки або 40 трильйонів кілометрів. Поки що це найближча до Землі потенційно заселяєма планета.
Наскільки Проксима b відповідає заявленим очікуванням вчених покажуть дослідження, заплановані вже декількома організаціями. Наприклад, в рамках проекту Breakthrough Starshot, планується послати тисячі маленьких космічних апаратів з орбіти Землі в систему Альфа Центавра.
Невеликі дрони будуть оснащені світловими вітрилами, а їх траєкторія буде визначатися лазерним променем з Землі. Вітрильні дрони зможуть досягти сусідньої системи за 20-30 років. Саме тоді людство і дізнається всю правду про екзопланету Проксима b.
5. Штучний інтелект обіграв людину
Штучний інтелект подібно дитині проходить свої стадії дорослішання. І ось зовсім нещодавно, штучний інтелект Alpha Go розроблений компанією Google зміг обіграти чемпіона світу з гри в Го з рахунком в 4:1.
Чим же цікава ця подія? Кожного гравця хоча б раз перемагала в шахи звичайна комп'ютерна програма, яка зовсім не претендувала на високе звання штучного інтелекту.
Різниця в тому, що у звичайної комп'ютерної іграшки існує лише один алгоритм – своєрідний бот, якій завжди діє в певній послідовності. Людина, що змогла зрозуміти слабкості алгоритму легко його обіграє. Тому, будь-якому гросмейстеру не важко перемогти в шаховій партії просту програму-алгоритм, а любителю варто тільки пристосуватися і через кілька партій стане зрозуміла задана стратегія програми.
Інша справа штучний інтелект, який вчиться на своїх помилках, аналізує і запам'ятовує манеру гри суперника.
Однак, в 1997 році штучний інтелект вже вигравав матч з шести партій в шахи у чемпіона світу Гаррі Каспарова. Тут знову виникає питання: шашки, шахи, китайская гра Го - в чому ж різниця?
Правила гри Го набагато простіше шахових, проте через свою високу варіативність комбінацій і ходів гра вважається однією з найскладніших. Прорахувати наперед довгі послідовності ходів в цій грі неможливо. Тому головними перевагами гравця є досвід, інтуїція і розуміння абстрактної стратегії гри.
Таким чином Alpha Go здивувала своєю перемогою не тільки чемпіона-суперника, який з самого початку намагався виявити слабкості нейромережі, а й своїх розробників, які зовсім не очікували такої високої здатності до самонавчання від свого дітища.
Alpha Go - це не щось нове, а добре покращене старе. Пошуковик Google використовують схожі технології нейронних мереж, щоб відшукати необхідну інформацію під конкретного користувача.
6. Невловима дев'ята планета
Протягом сотень років вчені висувають припущення про існування ще однієї планети на периферії Сонячної системи. І як виявилося інтуїція не підвела вчених – на початку цього року каліфорнійськими дослідниками було доведено існування дев'ятої планети Сонячної системи.
Вчені так і не побачили своє відкриття в телескоп. Наявність дев'ятої планети вдалося довести, вивчаючи поведінку найближчих до малих небесних тіл. Астрономи можуть лише приблизно припускати розташування планети, однак це дало старт кампанії по її пошуку.
Якщо вірити розрахункам вчених, то планета знаходиться в 90 мільярдів кілометрів від Сонця, що в 20 разів більше, ніж відстань від Нептуна до Сонця. Відповідно і температурні умови планети холодніше замерзлого пекла. Рік на такій планеті триває близько шести мільйонів земних днів – саме за такий час планета обертається навколо Сонця.