Ahogy egy újabb év záródik be, úgy tűnik, hogy itt az ideje ismét leülni, karjainkat összefonni, mély lélegzetet venni, és megnézni néhány olyan tudományos cikk címét, amelyekre korábban még nem is figyeltünk. A tudósok folyamatosan valamilyen új fejlesztést hoznak létre különféle területeken, például a nanotechnológia, a génterápia vagy a kvantumfizika területén, és ez mindig új horizontot nyit meg.
A tudományos cikkek címei egyre inkább hasonlítanak a tudományos fantasztikus folyóiratok történeteinek címére. Figyelembe véve, hogy mit hozott nekünk 2017, akkor csak arra várunk, hogy 2018 mit hoz nekünk …
A tudósok olyan ideiglenes kristályokat hoztak létre, amelyekre az időszimmetria törvényei nem vonatkoznak
A termodinamikai első törvény szerint lehetetlen létrehozni olyan örökmozgásos gépet, amely kiegészítő energiaforrás nélkül működik. Azonban ez év elején a fizikusoknak sikerült az időbeli kristályoknak nevezett struktúrákat létrehozni, ami minden bizonnyal kétségbe vonja ezt a tézist.
Az időbeli kristályok az anyag új állapotának, az úgynevezett „egyensúlytalanságnak” az első valódi példái, amelyekben az atomok változó hőmérsékleten vannak, és soha nem állnak egymással szemben termikus egyensúlyban. Az időbeli kristályok atomszerkezete nemcsak a térben, hanem az időben ismétlődik, és ez lehetővé teszi számukra, hogy állandó rezgéseket tartsanak fenn anélkül, hogy energiát kapnának. energiaköltségek.
Tehát az időkristályok megsértik a fizika törvényeit? Szigorúan szólva, nem. Az energiamegőrzési törvény csak az időben szimmetrikus rendszerekben működik, ami azt jelenti, hogy a fizika törvényei mindenhol és mindig azonosak. Az időbeli kristályok azonban megsértik az idő és a tér szimmetria törvényeit. És nem csak őket. A mágneseket is gyakran aszimmetrikus tárgyaknak tekintik, mert északi és déli pólusuk van.
Promóciós videó:
Egy másik ok, amiért az időbeli kristályok nem sértik meg a termodinamika törvényeit, az az, hogy nincsenek teljesen elkülönítve. Időnként "tolni" kell őket, vagyis külső impulzust kell adniuk, miután megkapták őket, és újra és újra megváltoztatni fogják állapotukat. Lehetséges, hogy a jövőben ezek a kristályok széles körben alkalmazhatók az információátvitel és a kvantumrendszerekben történő tárolás területén. Kritikus szerepet játszhatnak a kvantumszámításban.
"Élő" szitakötő szárnyak
A Merriam-Webster enciklopédia szerint a szárny tollak vagy membránok mozgatható kiegészítője, amelyet madarak, rovarok és denevérek repülnek. Nem szabad életben lennie, de a németországi Keelei Egyetem entomológusai megdöbbentő felfedezéseket tettek, amelyek másként sugallják - legalábbis néhány szitakötőknél.
A rovarok a légcsőrendszeren keresztül lélegeznek. A levegő bekerül a testbe spiráloknak nevezett nyílásokon keresztül. Ezután egy összetett légköri hálózaton halad keresztül, amely levegőt szállít a test minden sejtjéhez. Maguk a szárnyak azonban szinte teljes egészében halott szövetekből állnak, amelyek kiszáradnak, vagy áttetszővé válnak, vagy színes mintákkal borítják őket. Az elhullott szövetek területeit áthatolják a vénák, és ezek az egyetlen szárnyas alkotóelemek, amelyek a légzőrendszer részét képezik.
Amikor azonban Rainer Guillermo Ferreira entomológus egy mikroszkóp segítségével a hím szitakötő Zenithoptera szárnyára nézett, apró, elágazó légcsöveket látott. Ez volt az első alkalom, hogy valami hasonlót láttak egy rovar szárnyában. Sok kutatásra lesz szükség annak meghatározásához, hogy ez a fiziológiai tulajdonság egyedi-e ehhez a fajhoz, vagy előfordul-e más szitakötőkben vagy akár más rovarokban is. Még az is lehetséges, hogy ez egy mutáció. A bőséges oxigénellátás magyarázhatja a Zenithoptera szitakötő szárnyainak fényes, összetett kék mintáit, amelyek nem tartalmaznak kék pigmentet.
Ősi kullancs dinoszaurusz vér belsejében
Gyakran találunk csodálatos dolgokat, amelyeket tartósítottunk az borostyán belsejében, de ez az év szuper díjat adott nekünk. A mianmari tudósok felfedezték a 99 millió év régi borostyándarabokat, amelyek olyan parazitákat tartalmaznak, mint a modern kullancsok. Az egyik belekapaszkodott egy dinoszaurusz tollazatába, további kettőt egy dinoszaurusz fészek darabjában találtak, a negyedikben azt találták, hogy benne dinoszaurusz vér van.
Természetesen ez arra késztette az embereket, hogy gondolkodjanak a Jurassic Park forgatókönyvében és annak lehetőségében, hogy a vért azonnal felhasználják a dinoszauruszok újjáteremtésére. Sajnos erre a közeljövőben nem kerül sor, mivel lehetetlen kinyerni a DNS mintákat a talált borostyándarabokról. A vita arról, hogy egy DNS-molekula meddig tarthat, még mindig nem ért véget, de még a legoptimistább becslések szerint és a legoptimálisabb körülmények között is élettartamuk csak néhány millió év lehet.
De bár a Deinocrotondraculi ("Szörnyű Drakula") elnevezésű kullancs nem segítette a dinoszauruszok helyreállítását, ez még mindig nagyon szokatlan lelet, amely új tudást adott nekünk. Most nem csak azt tudjuk, hogy az ősi kullancsokat a tollas dinoszauruszok között találták meg, hanem azt is, hogy ők még a dinoszaurusz fészkeket is megfertőzték.
Felnőtt gének módosítása
Manapság a génterápia csúcspontja „rendszeresen csoportosítva, egymástól elválasztott, rövid palindróm ismétlődések” vagy a CRISPR (csoportosítva, rendszeresen egymástól távol, rövid palindromikus ismétlésekkel). A CRISPR-Cas9 technológia alapját képező DNS-szekvenciák családja elméletileg örökre megváltoztathatja az emberi DNS-t.
2017-ben a géntechnika döntő előrelépést tett - miután a pekingi Proteomikai Kutatóközpont egy csoportja bejelentette, hogy sikeresen alkalmazta a CRISPR-Cas9-et a betegséget okozó mutációk kiküszöbölésére az életképes emberi embriókban. Egy másik csapat, a londoni Francis Crick Intézetből, az ellenkező irányba ment, és először ezt a technológiát alkalmazta, hogy szándékosan mutációkat hozzon létre az emberi embriókban. (Különösen olyan gént kapcsoltak ki, amely elősegíti az embriók fejlődését blastocisztákká.)
A kutatások kimutatták, hogy a CRISPR-Cas9 technológia működik - és elég sikeresen. Ez azonban heves etikai vitát váltott ki arról, hogy ez a technológia milyen mértékben alkalmazható. Elméletileg ez "tervező gyermekekhez" vezethet, akik intellektuális, atlétikai és fizikai tulajdonságokkal rendelkeznek a szülők által megadott tulajdonságokkal összhangban.
Az etikán kívül a kutatás tovább ment novemberben, amikor a CRISPR-Cas9-et először felnőttnél tesztelték. A 44 éves kaliforniai Brad Maddu Hunter szindrómában szenved, gyógyíthatatlan betegség, amely végül kerekes székhez vezetheti. Milliárd példányban injektálták a korrekciós gént. Több hónapot vesz igénybe, amíg meg tudjuk állapítani, hogy az eljárás sikeres volt-e.
Mi történt korábban - szivacs vagy fésű zselé?
Az új tudományos jelentés, amelyet ebben az évben tettek közzé, véget vet az állatok származásáról szóló régóta folytatott vitának. A tanulmány szerint a szivacsok a világ összes állatának "nővérei". Ennek oka az a tény, hogy a szivacsok voltak az első csoport, amely az evolúció során elválasztott minden állat primitív közös őseitől. Ez körülbelül 750 millió évvel ezelőtt történt.
Korábban heves vita zajlott két fő jelöltre: a fent említett szivacsokra és egy tengeri gerinctelen tengeri gerincre. Míg a szivacsok a legegyszerűbb lények, amelyek az óceán fenekén ülnek, és táplálkoznak a testükön áthaladó víz szűrésével, addig a fésűzselék összetettebbek. Olyanok, mint egy medúza, képesek mozogni a vízben, könnyű mintákat hozhatnak létre, és egyszerű idegrendszerrel rendelkeznek. Az a kérdés, melyik volt az első, azt jelenti, hogy hogyan nézett ki az őseink. Ezt tekintik evolúciónk történetének nyomon követésének legfontosabb pillanatának.
Noha a tanulmány eredményei merészen kijelentették, hogy a kérdés megoldódott, néhány hónappal korábban újabb tanulmányt tettek közzé, amely szerint az evolúciós „nővéreink” ctenoforok voltak. Ezért túl korai azt mondani, hogy a legfrissebb eredmények elég megbízhatónak tekinthetők a kétségek eloszlatására.
Mosómedve letett egy ősi intelligencia tesztet
Az ie 6. században az ókori görög író, Aesop sok mesét írt vagy gyűjtött, melyeket ma az "Észop-meséknek" hívnak. Között volt a "Varjú és a kancsó" elnevezésű mese, amely leírja, hogyan szomjas varjú dobott kavicsokat egy kancsóba a vízszint emelése és az ivás érdekében.
Több ezer évvel később a tudósok rájöttek, hogy ez a mese jó módszer az állatok intelligenciájának tesztelésére. A kísérletek azt mutatták, hogy a kísérleti állatok megértették az okot és az okot. A varjak, akárcsak hozzátartozók, bukók és gonoszok, megerősítették a fabula igazságát. A majmok is letették ezt a tesztet, és mosómedveket szerepeltek a listán ebben az évben.
Az Aesop meséje alapján végzett vizsgálat során nyolc mosómedve tartályt vett vízbe, amelynek felszínén úszómályva úszó. A vízszint túl alacsony volt ahhoz, hogy elérje. A vizsgálati alanyok közül kettő sikeresen dobott köveket a tartályba, hogy emelje a vízszintet, és megkapja azt, amit akart.
Más vizsgálati alanyok megtaláltak saját kreatív megoldásaikat, amire a kutatók soha nem számítottak. Az egyik mosómedve ahelyett, hogy köveket dobott volna a konténerbe, felmászott a konténerre, és oldalról a másikra fordult, míg el nem kopogott. Egy másik tesztben, a kövek helyett úszó és süllyedő golyókat használva, a szakértők azt remélték, hogy a mosómedve süllyedő golyókat fog használni és eldobja az úszó golyókat. Ehelyett néhány állat kezdett többször mártani a lebegő gömböt a vízbe, amíg a növekvő hullám oldalra nem szegezte a fehérmályva darabokat, így könnyebben visszakereshetők.
A fizikusok készítik az első topológiai lézert
A San Diego-i kaliforniai egyetem fizikusai azt állítják, hogy új típusú lézert hoztak létre - "topológiai", amelynek sugara bármilyen bonyolult formát felvehet fényszórás nélkül. Az eszköz a topológiai szigetelők koncepciója alapján működik (anyagok, amelyek dielektrikumok volumenükben, de a felület mentén áramot vezetnek), amelyek 2016-ban Nobel-díjat kaptak a fizikában.
Általában a gyűrűs rezonátorokat alkalmazzák a fény erősítésére a lézerekben. Hatékonyabbak, mint az éles sarok-rezonátorok. A kutatócsoport azonban ezúttal létrehozott egy topológiai üreget, fotonikus kristályt használva tükörként. Különösen két, eltérő topológiájú fotonikus kristályt használtunk, amelyek közül az egyik csillag alakú cella volt egy négyzet alakú rácsban, a másik pedig egy háromszög alakú rács hengeres léglyukakkal. A csapat tagja, Boubacar Kante hasonlította őket egy bagelhez és perechez: bár mindkettő lyukkal ellátott kenyér, a különféle lyukak száma különbözteti meg őket.
Amint a kristályok a megfelelő helyen vannak, a sugár megkapja a kívánt formát. Ezt a rendszert mágneses mező vezérli. Ez lehetővé teszi a fény kibocsátásának irányának megváltoztatását, ezáltal fényáramot hozva létre. Ennek közvetlen gyakorlati alkalmazása növeli az optikai kommunikáció sebességét. A jövőben azonban ezt előrelépésnek tekintik az optikai számítógépek létrehozása terén.
A tudósok felfedezték az excitóniumot
A világ minden részén a fizikusok nagyon lelkesek az anyag új formájának, az excitóniumnak a felfedezéséről. Ez a forma a négy részecskék, az excitonok kondenzátuma, amelyek egy szabad elektron és egy elektron lyuk kötött állapota, és amely annak a ténynek az eredményeként alakul ki, hogy a molekula elveszített egy elektronot. Sőt, a harvardi elméleti fizikus, Bert Halperin az 1960-as években jósolta az excitónium létezését, és azóta a tudósok megpróbálták bebizonyítani, hogy helyes (vagy helytelen) volt.
Sok nagy tudományos felfedezéshez hasonlóan ebben a felfedezésben valószínűleg véletlen egybeesés történt. Az illinoisi egyetem kutatócsoportja, amely felfedezte az excitóniumot, valójában egy új technológiát, az úgynevezett elektronnyaláb-veszteség-spektroszkópiát (M-EELS), a kifejezetten az excitonok azonosítására hozta létre. A felfedezésre azonban akkor került sor, amikor a kutatók csak kalibrációs teszteket végeztek. Az egyik csapattag belépett a helyiségbe, míg mindenki más nézett a képernyőkre. Azt mondták, hogy észleltek egy "könnyű plazmonot", amely az exciton kondenzáció előfutára.
A tanulmányvezető, Peter Abbamont professzor összehasonlította ezt a felfedezést a Higgs-bozonnal - ennek nem lesz közvetlen felhasználása a valós életben, de ez azt mutatja, hogy a kvantummechanika jelenlegi megértése jó úton halad.
A tudósok nanorobotot hoztak létre, amely elpusztítja a rákot
A Durham Egyetem kutatói azt állítják, hogy nanorobotot hoztak létre, amely képes a rákos sejteket kimutatni és mindössze 60 másodperc alatt elpusztítani. Egy sikeres egyetemi próba során az apró robotoknak egy és három perc közötti időbe telt, hogy a külső membránon átjuthassanak a rákos prosztata sejtbe, és azonnal megsemmisítsék.
A nanorobotok 50 000-szer kisebbek, mint az emberi haj átmérője. A fény aktiválódik, és másodpercenként két-három millió fordulat sebességgel forognak, hogy behatolhassanak a sejtmembránba. Amikor elérik a céljukat, elpusztíthatják, vagy befecskendezhetnek egy hasznos terápiás szert.
Eddig a nanorobotot csak egyes sejteken tesztelték, de a biztató eredmények ösztönzik a tudósokat a mikroorganizmusokkal és a kis halakkal folytatott kísérletekre. A további cél a rágcsálókra, majd az emberekre való áttérés.
A csillagközi csillagszóró idegen űrhajó lehet
Alig néhány hónap telt el, amikor a csillagászok boldogan bejelentették az első csillagközi objektum felfedezését, amely repül a Naprendszeren, az Oumuamua nevű aszteroida. Azóta sok furcsa dolgot észleltek ezzel a mennyei testtel. Néha annyira szokatlanul viselkedett, hogy a tudósok úgy vélik, hogy az objektum idegen űrhajóvá válhat.
Először is, formája riasztó. Az Oumuamua szivar alakja tíz / egy hosszúság és átmérő arányarányú, amelyet még egyetlen megfigyelt aszteroidában sem láttak. A tudósok először azt hitték, hogy üstökös, ám aztán rájött, hogy nem, mert a tárgy nem hagyott farkot mögötte, amikor közeledik a Naphoz. Ezenkívül egyes szakértők azt állítják, hogy az objektum forgási sebességének el kellett volna pusztítania minden normál aszteroidát. Olyan benyomást kelthet, hogy azt kifejezetten a csillagközi utazáshoz hozták létre.
De ha mesterségesen hozták létre, akkor mi lehet az? Egyesek szerint ez idegen szonda, mások szerint űrhajó lehet, amelynek motorjai hibásan működtek, és most az űrben úszik. Mindenesetre, például a SETI és a BreakthroughListen programok résztvevői úgy vélik, hogy Oumuamua további vizsgálatot igényel, tehát távcsövüket rá fordítják és rádiójeleket hallgatnak.
Noha az idegen hipotézist semmilyen módon nem erősítették meg, a kezdeti SETI megfigyelések sehova sem vezettek. Sok kutató továbbra is pesszimista attitűdökkel kapcsolatban, hogy az objektumot idegenek tudják-e létrehozni, de a kutatás mindenesetre folytatódni fog.