Самые интересные научные открытия 2011 года по версии журнала Nature

Свет, порожденный пустотой, стал основой для самой читаемой научной новости в 2011 году

Материя, полученная из ничего, человеческие пенисы, лишившиеся в процессе эволюции пупырышек, нейтрино, движущиеся быстрее света, и йети, живущие на дне моря, вошли в десятку наиболее читаемых научных новостей прошлого года

Владимир ЛАГОВСКИЙ — 20.12.2011Рейтинг научных новостей http://www.nature.com/news/news-readers-choice-1.9643#/comments, а стало быть, и исследований, благодаря которым они появились, журнал Nature составил на основе читательского интереса. А он - интерес - оказался весьма разнообразным: от пенисов и йети до квантовой механики. То есть, без лирики на обошлось. Хотя на первое место, в итоге, вышла все-таки физика.

Наибольшее число читателей привлекла новость про то, как шведским ученым из Технологического университета Чалмерса (Chalmers University of Technology in Gothenburg, Sweden) удалось создать свет из вакуума. Иными словами, получить материю - фотоны - из ничего.

Мягко говоря, похоже на сказку. Однако, с позиций квантовой механики, ничего удивительного в экспериментах, проведенных , Пером Делсингом (Per Delsing) с коллегами, нет. Ведь если верить квантовым механикам, то вакуум отнюдь не пуст. В нем постоянно (и словно бы сами по себе) появляются какие-нибудь частицы. И тут же исчезают. Происходит это настолько быстро, что частицы, порожденные и поглощенные вакуумом, называют виртуальными. Делсингу же удалось материализовать их.

В ходе экспериментов ученые превратили виртуальные фотоны в настоящий свет. И тем самым подтвердили теорию, существующую с 1970 года. Согласно ей, превращение должно было бы происходить, если бы виртуальные фотоны отражались от зеркала, перемещающегося с очень большой скоростью - близкой к световой. В этом случае наблюдателю казалось бы, что зеркало, движущееся, к примеру, в абсолютной темноте, само испускает свет. Словно фонарь. В теории это явление называют динамическим эффектом Казимира. Шведы впервые продемонстрировали его на практике.

Вместо зеркала ученые использовали пластину сверхпроводящего квантового интерферометра (superconducting quantum interference device - SQUID). Они меняли направление магнитного поля несколько миллиардов раз в секунду. В результате пластина вибрировала с чудовищной частотой. И перемещалась туда-сюда со скоростью в 5 процентов от скорости света. Этого хватало, чтобы наблюдать эффект. То есть, свет, рожденный вакуумом.

- Мы определили, что свойства излучения соответствовали предсказанным квантовой теория в случае появления его таким способом, - сообщил Пер Делсинг.

Новость о том, что скорость света, может быть, и не предел, заняла лишь второе место в рейтинге. Хотя именно она поставила под угрозу современную физику. Вместе с теорией относительности Эйнштейна.

Ведь как считается, ни одно материальное тело не может передвигаться быстрее света. А исследователи, работающие в лаборатории CERN (Европейский центр ядерных исследований в Женеве, Швейцария) уверяли, что зафиксировали превышение. И не один раз.

Напомню, свет обогнали мюонные нейтрино - субатомные элементарные частицы, обладающая массой. По крайне мере, об этом сообщили ученые, работающие с детектором OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus). Его оборудование весом в 1300 тонн расположено на глубине почти полтора километра.

Нейтрино, выпущенные из лаборатории в Швейцарии, были пойманы в Италии - в нескольких сотнях километрах - датчиками того самого детектора OPERA. Как рассказал Антонио Эридитато (Antonio Ereditato) из Университета Берна (University of Bern) - спикер, представляющий коллектив из 160 ученых, аномалии продолжаются вот уже три года. И не могут быть случайностью. Быстрее света пролетели примерно 16 тысяч нейтрино.

Если бы частицы двигались со скоростью света, то они преодолевали ли бы расстояние в 732 километра от CERN до OPERA за 2,43 миллисекунды. А частицы пребывают на детектор на 60 наносекунд быстрее.

- Мы многократно проверяли данные, - говорит ученый, - но не нашли ничего такого, что могло бы исказить измерения.

60 наносекунд - это, конечно, мелочь. Как и сами нейтрино. Но и такой разницы быть не должно, если речь идет о частицах, обладающих массой. А у нейтрино она есть.

Новость о сверхсветовых нейтрино появилось в сентябре 2011 года. Природа феномена до сих пор не ясна. Не исключена, конечно, ошибка в измерениях. Но то, что именно она стала угрозой современной физики, никто пока не подтвердил. Сенсация не опровергнута, интрига сохраняется.

- Ставится под вопрос принцип причинности, как мы его понимаем сейчас - что событие последующее не может влиять на предшествующее, - прокомментировал эксперименты профессор кафедры теоретической физики физического факультета МГУ, директор научно-образовательного центра по физике нейтрино и астрофизике имени Бруно Понтекорво Александр Студеникин. - Это будет иметь революционные последствия для возможности телепортации. И даже появится возможность предсказывать и предвидеть будущее, анализировать его физическими методами. Становится реальным вопрос о том, чтобы научным образом исследовать события, которые еще не произошли.

Вполне логично предположить и другое: если скорость света в 300 тысяч километров в секунду отнюдь не предел для материальных тел, то есть шансы, что когда-нибудь реальностью станет вся нынешняя фантастика о межзвездных перелетах. И наши корабли понесутся быстрее света, а не только крохотные частицы.

А некоторые ученые уже выдвигают гипотезу, что до небывалых скоростей нейтрино разгоняются, просачиваясь через иные измерения. И это тоже обнадеживает: значит можно будет быстро перемещаться из одной точки Вселенной в другие сквозь некое "субпространство". Как, например, в сериале "Вавилон-5".

Кстати, в "проверочных" экспериментах, проведенные в ноябре 2011 года, опять было зафиксировано превышение скорости света. Нейтрино прибыли на детектор на 57 наносекунд быстрее, чем положено.

Замыкает "пьедестал почета" сообщение о том, что обнаружен краб-йети. Читатели журнала Nature почему-то поместили на третье место именно его.

К Йети - то есть, к "снежному человеку" - краба приравняли за то, что он столь же волосат.

Удивительного краба обнаружил морской эколог Эндрю Тубер (Andrew Thurber) из Орегонского университета (Oregon State University) во время экспедиции в окрестностях Коста-Рики. Краб - глубоководный, довольно крупный. Волосат - явно. Это хорошо заметно.

Волосы местами длинные. Но не родные. Так, на самом деле, выглядят колонии особых бактерий. Они хоть и растут на панцире, но не являются частью тела краба. Краб даже не пытается от них избавиться. Наоборот, выращивает, подкармливает. А потом сам этими бактериями питается. Вот такой йети.

Ничто человеческое не чуждо читателям, серьезно интересующимся наукой. В разных ее проявлениях. Поэтому не удивительно, что на четвертое место в рейтинг популярности попала новость, касающаяся эволюции человеческого пениса под интригующим названием "Как пенис потерял свои пупырышки".

Действительно, на вопрос "Как потерял?" ответ есть. А вот на куда более интересный вопрос "Почему?", к сожалению, нет. Но тут сплоховал не Nature, а ученые, которые искали ответы.

Если верить исследователям из университетов Джорджии, Пенсльвании и Стенфордского (Stanford, Georgia and Pennsylvania State universities), то на заре эволюции наши далекие предки имели совсем не такие пенисы, как нынче у нас. Они у них были усыпаны особыми выростами в виде довольно плотных пупырышек. Как у большинства млекопитающих. Но в итоге, по мере превращения обезьяноподобных существ - тех самых недостающих звеньев - в людей, пенисы разгладились. Пупырышки исчезли. А у ближайших родственников по линии приматов - к примеру, у шимпанзе и мартышек - сохранились.

Так как же человеческий пенис оказался обделенным пупырышками? Это удалось определить, сравнив ДНК человека (Homo sapiens) и шимпанзе (Pan troglodytes). Ученые узнали, чем они отличаются. Но если прежде обращали внимание на фрагменты, которые есть у людей, но нет у обезьян. То теперь действовали наоборот. Искали участки ДНК, которые есть у шимпанзе, но которых нет у людей. И нашли аж 510 штук. Они то и пропали в процесс эволюции.

Почти все пропавшие участки находились между генами в так называемой некодирующей ДНК. Изучая их, ученые наткнулись на фрагменты, непосредственно связанные с пупырышками.

Для проверки выявленные фрагменты внедрили в геномы мышей. И анатомически получили подтверждение тому, что именно эта ДНК отвечает за появление выростов на пенисах. А еще - чувствительных волосков на морде. Не исключено, кстати, что наши предки эти - особенные волоски - имели. Чувственными натурами были. Хотя бы в области морд.

По одной из гипотез, выросты нужны для того, чтобы избавляться от спермы соперника, изловчившегося вступить в половую связь с партнершей чуть раньше. И для того, чтобы стимулировать партнершу с целью доставить удовольствие и приучить к тому, что оно сопровождает половое сношение.

Зачем природа лишила людей таких особенностей? Для чего подправила геном, разгладив тем самым пенисы? Не известно.

Известно другое. Благодаря тому, что в геноме были стерты соответствующие участки, отвечавшие за пупырышки, в мозгу "рассосались" некоторые блоки, сдерживавшие его развитие. И в итоге, он увеличился, стал совершение. У других приматов сохранились пупырышки, но не развился мозг. Может быть, одно есть плата за другое?

Пытаясь ответить на вопрос, почему все-таки произошел размен, некоторые ученые выдвигают гипотезу о моногамии. Мол, когда предки начали жить приемущественно с одной партнершей, то необходимость конкурировать с соперниками интимным образом - пупырышками - отпала. Вместе с пупырышками.

Но это всего лишь гипотеза. И ее противники справедливо замечают, что пупырышки отнюдь не помешали бы и моногамным отношениям. Наоборот, разнообразили бы их. Читатели Nature - в откликах - соглашаются. Некоторые интересуются, нельзя ли вернуть пупырышки каким-нибудь генетиическим образом.

Кстати, несогласные с причудами эволюции уже норовят обратить ее вспять - механически. Пользуются специальными презервативами с пупырышками. Зов предков? Или баловство полигамных по натуре самцов?

Причина эволюционного преображения человеческого пениса остается пока не ясной. Исследования продолжаются. У них есть все шансы стать хитом следующего года.

Замыкает пятерку "интереснейших" новость об ученых, которые вплотную подошли к созданию вакцины от СПИДа. По крайне мере, им удалось предохранить от этого страшного заболевания лабораторных мышей.

Исследованиями в Калифорнийском технологическом институте (California Institute of Technology in Pasadena) руководил лауреат Нобелевской премии вирусолог Дэвид Балтимор (David Baltimore). Ученые подошли к проблеме нетрадиционно. Не стали, как большинство их коллег, полагаться лишь на вещества, которые стимулируют иммунитет и противостоят инфекции посредством антител. Благодаря новому методу под названием Vectored Immuno Prophylaxis (VIP) необходимые антитела вырабатывают мышцы "пациента", в которые вкалывают дозы безвредного адено-связанного вируса.

У мышей невиданную работоспособность проявили два вида антител b12 и VRC01. Обеспечили полную защиту от СПИДа даже в том случае, когда уровень инфекции повышали в 100 раз. Защита действовала и через 52 недели после инъекции.

- Мы показали, что млекопитающие могут вырабатывать достаточное для защиты количество антител, - говорит Балтимор. - И такой уровень может сохраняться долго. А это внушает надежду на то, что вакцина, предохраняющая от ВИЧ, будет создана.

В десятку самых читаемых новостей вошли сообщения о том, что викинги пользовались для навигации магическим "Солнечным камнем" http://www.kp.ru/daily/25783/2766613/. И благодаря ему смогли доплыть до Америки. О том, как ученые превратили печень в лазер http://www.kp.ru/daily/25802/2782884/. И об экспериментах на Большом адронном коллайдере (БАК) http://www.kp.ru/daily/25801/2782798/, результаты которых не позволяют отпраздновать окончательную победу современной физики.