Podíl:
10 vědeckých příběhů z roku 2017, které se ozývají jako sci-fi tagline
V dalším roce zpětného zrcátka je čas sednout, zhluboka se nadechnout a podívat se na některé vědecké titulky, které jsme mohli vynechat. Vědci neustále vyvrcholí nový vývoj v různých oblastech. Abychom jmenovali několik, nanotechnologie, genová terapie a kvantová fyzika jsou vždy novou věcí.
Vědecké nadpisy se začínají číst stále více a více jako články z sci-fi časopisů. Vzhledem k tomu, co 2017 přineslo, můžeme sotva čekat, až zjistíme, co 2018 odhalí ...
10 vědců vytváří časové krystaly a přestávku - překladatelská symetrie
Podle prvního termodynamického zákona jsou stroje pro nepřetržité pohyby, které produkují práci bez jakéhokoli příkonu energie, nemožné. Nicméně, na začátku tohoto roku, fyzici vytvořili struktury nazvané krystaly času, které jistě daly tento pojem na zkoušku.
Časové krystaly fungují jako první skutečné příklady nového stavu hmoty nazývané "nerovnováha", kde atomy mají různé teploty a nikdy nejsou v tepelné rovnováze mezi sebou. Časové krystaly mají atomovou strukturu, která se opakuje nejen ve vesmíru, ale také v čase, což jim umožňuje udržovat konstantní oscilace bez energie. K tomu dochází i v zemském stavu, což je nejnižší energetický stav, kde teoreticky není možné pohyb, protože vyžaduje výdaj energie.
Tak jsou časové krystaly porušující zákony fyziky? Technicky, ne. Zachování energie může být definováno pouze v systémech s časově-překladovou symetrií, myšlenka, že zákony fyziky jsou stejné všude a vždy. A pokud je jedna věc, že se krystaly času zlomí, je to symetrie času-překládání. Nejsou to první, nicméně. Magnety jsou také často vychovávány jako přirozeně asymetrické objekty, protože mají severní a jižní konec.
Dalším důvodem, proč časové krystaly neporušují zákony termodynamiky, je to, že nejsou zcela izolované. Potřebují každodenní potřebu - jen trochu vnější energie, aby je přiměli k tomu, aby znovu a znovu začali převracet své státy. Možné budoucí aplikace časových krystalů zahrnují přenos a ukládání informací v kvantových systémech. Mohou hrát klíčovou roli v kvantovém výpočtu.
9 Dračí křídla jsou "živí"
Zjednodušená, Merriam-Webster definuje "křídlo" jako pohyblivou pernatou nebo membránovou přílohu používanou ptáky, hmyzem a netopýři k dosažení letu. Nemusí být naživu, ale entomologové na Kielské univerzitě v Německu udělali nějaké překvapivé objevy, které naznačují jinak, přinejmenším v morfových vážkách.
Hmyz dýchá tracheálním systémem. Do těla vstoupí vzduch přes vnější otvory nazvané spiracles. Poté prochází komplexní sítí tracheálních trubiček, které přivádějí vzduch do všech buněk těla. Křídla se však skládají téměř z mrtvého tkaniva, který vysuší a buď se stává průsvitným nebo pokrytým barevnými vzory. Oblasti mrtvé tkáně jsou ohraničeny žilkami, které jsou jedinými součástmi křídel, které jsou součástí dýchacího systému.
Když se však entomolog Rhainer Guillermo Ferreira podíval na křídlo muže Zenithoptera vážka přes elektronový mikroskop, spatřil drobné větvené tracheální trubice. To znamená první pozorování v jakémkoli hmyzu. Bude vyžadovat spoustu testů, aby se zjistilo, zda je tento fyziologický rys specifický pro tento druh, nebo je pravděpodobně obyčejný u vážků nebo dokonce v jiném hmyzu. Mohlo by to být dokonce mutace nalézt náhodou v jediném jedinci, ale odborníci jsou pochybováni. Přítomnost bohatých dodávek kyslíku by mohla vysvětlit živé, složité modré barvy nalezené na křídlech Zenithoptera vážky, které neobsahují žádný modrý pigment.
8 starý klíček byl nalezen naplněný s dinosaurovou krev
Objevili jsme některé úžasné věci, které byly uchovány v jantaru, ale letošní nález by mohl vzít dort. Vědci v Myanmaru odkryli kousky jantaru datované před 99 miliony lety, které obsahují parazity podobné moderním klíšťatům. Jeden z nich byl zapletený do peří dinosaurů, dva byli nalezeni s kusy dinosaurského hnízda a čtvrtý byl naplněn dinózní krví.
Samozřejmě to způsobilo, že lidé okamžitě přemýšleli o Jurský park-like scénář, kde bychom mohli použít krev, aby dinosaury zpátky do života. Bohužel se to nestane v nejbližší době, protože je nemožné extrahovat vzorky DNA z těchto jantarově chráněných fosilních forem. Stále probíhá diskuse o tom, jak dlouho může molekula DNA trvat, ale dokonce i ty nejoptimističtější odhady říkají jen za pár milionů let za ideálních podmínek.
Dokonce i kdyby nevedl zpět dinosaury, nově pojmenované Deinocroton draculi (Dracula's terrible tick) je stále mimořádným nálezem, který nám poskytl nové informace. Nyní víme nejen to, že staré klíště zaměřily na zvířecí dinosaury, ale i to, že napadly hnízda dinosaurů.
7 Dospělé lidské podkategorie Změna genu
Současným vrcholem genové terapie je klastrovaná pravidelně promíchaná palindromická opakování nebo CRISPR. Jedná se o rodinu DNA sekvencí, které nyní tvoří základ pro technologii nazvanou CRISPR / Cas9, která teoreticky může trvale změnit DNA člověka.
V roce 2017 se nástroj pro úpravu genu učinil krok kupředu poté, co tým z výzkumného střediska Proteome Research v Pekingu oznámil, že úspěšně použil CRISPR / Cas9 k nápravě mutací způsobujících onemocnění v životaschopných lidských embryích. Jiný tým z londýnského institutu Francis Crick Institute vystoupil opačnou cestou a použil tuto technologii k úmyslnému vytvoření mutací v lidských embryích poprvé.(Konkrétně "vypnuli" gen, který zabraňoval vývoj embryí na blastocysty.)
Studie ukázaly, že CRISPR / Cas9 pracuje relativně snadno. To však vyvolalo intenzivní etické diskuse o tom, do jaké míry by tato technologie měla být přijata. Teoreticky by to mohlo vést k "designerům", které by mohly mít intelektuální, atletické a fyzické vlastnosti podle specifikací rodičů.
Etika stranou, došlo v listopadu k ještě většímu vývoji, když se CRISPR / Cas9 poprvé použil na dospělého člověka. 44-rok-starý Brad Madeux z Kalifornie trpí Hunter syndromem, nevyléčitelná nemoc, která by nakonec mohla omezit jej na invalidním vozíku. Byl injektován miliardami kopií korekčního genu a genetickým nástrojem, který se používal ke krájení jeho DNA, vložil gen a šil ho zpět. Bude to trvat několik měsíců, než budeme moci zjistit, zda byl postup úspěšný nebo ne.
6 Kdo přišel první - houba nebo želé?
Nový výzkumný dokument zveřejněný v letošním roce se snaží jednou a navždy ukončit dlouhotrvající debatu o původu zvířat. Podle studie jsou houby "sestrami" všech ostatních zvířat na světě. To vyplývá ze skutečnosti, že houby byly první skupinou, která se odklonila od evolučního stromu, který v té době obsahoval pouze primitivní společný předchůdce všech zvířat. To by se stalo zhruba před 750 miliony lety.
Před tímto příběhem se zdálo, že horko napadená debata zmizela na pouhých dva kandidáty: výše zmíněné houby a námořní bezobratlí nazývali hřebenové želé. Zatímco houby jsou jednoduché stvoření, které sedí na dně oceánu a přežívají filtrem, hřebenové želé jsou složitější. Připomínají medúzy, jsou schopni se pohánět vodou, vytvářet světelné vzory a mají jednoduché nervové systémy. Zjistit, který z nich přišel první znamená také zjistit, jak náš společný předek vypadal. To je považováno za zásadní součást sledování naší evoluční časové linie.
Zatímco studie odvážně prohlašuje, že záležitost byla vyřešena, před několika měsíci se objevila další studie, která říká, že želé jsou naše evoluční "sestry". Je příliš brzy zjistit, zda nejnovější výzkum je skutečně dostatečně odolný, pochybnosti.
5 mývalů prošly starodávným inteligenčním testem
Někdy kolem šestého století př. Nl vyprávěl řecký příběh Aesop nebo shromáždil spoustu bájů, které jsou nyní kolektivně známé jako Aesopovy bájky. Mezi nimi byl příběh nazvaný "Vrána a džbán", který předvedl žíznivou vranu, že si z džbánů donesl nápoj tím, že do něj vyvrhl oblázky a zvedl hladinu vody, dokud se pták nedokázal dostat.
O několik tisíc let později vědci uvědomili, že příběh představuje dobrý způsob testování inteligence zvířete. Experiment by ukázal, že testovaná bytost má pochopení příčiny a následku. Pravda, příběhy vynikaly, stejně jako ostatní korvety, jako jsou havrany a jays. Velké lidoopi také prošli testem, a letos bylo do seznamu přidáno další zvíře - mýval.
Během testu Aesop's Fable bylo představeno osm mývalů s válcem obsahujícím marshmallow plovoucí na vodě, který byl příliš nízký k dosažení. Dva z nich úspěšně upustili oblázky, aby zvýšili hladinu vody a dosáhli svého ošetření.
Ostatní zkušené subjekty našly vlastní kreativní řešení, která testeři neočekávali. Když se jí podařilo vysvětlit své zkušenosti jako sklápěč s košem, jeden z mývalů vyšplhal na vrchol válce a začal se kývat ze strany na stranu, dokud ji nezaklopí. V jiném testu, který použil plovoucí a potápěčské koule namísto oblázků, zkoušející doufali, že mývalí používají potápěčské koule a zbývají plovoucí. Místo toho někteří zvířata opakovaně pluli plovoucí míč, dokud se na stranu válce nepoškrábaly kousky marshmallowů, nebo se nezasunuly na míč, což jim usnadnilo získání.
4 Fyzici vytvoří první topologický laser
Fyzici z Kalifornské univerzity v San Diegu tvrdí, že postavili nový druh "topologického" laseru, který může mít jakýkoli tvar a had kolem dutiny, aniž by měl světlo rozptylovat. Zařízení pracuje na základě koncepce topologických izolátorů (materiály, které jsou izolační ve svém objemu, ale vodivé podél jejich povrchu), který získal Nobelovu cenu za fyziku v roce 2016.
Obvykle je laserová dutina zesílená světlem tvarována jako prsten. To je efektivnější než tvary s ostrými rohy, ale stále zůstává zbytečný prostor mezi kroužky. Výzkumný tým překonal tuto překážku vytvořením topologické dutiny pomocí fotonického krystalu jako zrcadla. Konkrétně používaly dva fotonické krystaly s odlišnými topologiemi, z nichž jedna byla hvězdicovitou jednotkovou buňkou v čtvercové mřížce a druhá trojúhelníková mřížka s válcovitými vzduchovými otvory. Člen týmu Boubacar Kante je porovnal s bagelem a preclíky: Ačkoli jsou oba chlebové s otvory, odlišný počet otvorů z nich dělá odlišné tvary.
Jakmile jsou krystaly na místě a rozhraní má požadovaný tvar, systém se zapne aplikací magnetického pole. Tím se změní směr, kterým se světlo vydává, a tím je schopen řídit tok světla. Okamžité praktické aplikace zahrnují balení více lasery na čip, čímž se zvyšuje rychlost optických komunikací. Nicméně ve velkém schématu věcí je toto považováno za krok vpřed při hledání optických počítačů.
3 vědci jsou nadšení z Excitonium
Fyzici po celém světě jsou nadšeni objevem nové formy hmoty, vhodně nazvaného excitonium. Vyrábí se ze zvláštních částic nazývaných excitony, které jsou vázaným stavem uniklého elektronu a díra, kterou právě zanechal, navzájem přitahované Coulombovou silou. Navíc Harvard teoretický fyzik Bert Halperin byl první, kdo postuloval existenci excitonia zpět v šedesátých létech a vědci se od té doby pokoušejí dokázat, že je správný (nebo špatný).
Stejně jako mnoho významných vědeckých objevů se jednalo o poměrně velké množství serendipity. Tým zodpovědný za zjištění z Illinoisské univerzity ve městě Urbana-Champaign ve skutečnosti vyvinul novou techniku nazvanou hybnostně rozloženou elektronovou energeticky-ztrátovou spektroskopii (M-EELS), která specificky identifikuje excitony. Nicméně, jejich "Eureka" okamžik se stalo, když výzkumníci prováděli kalibrační testy pro svou novou metodu. Jeden člen týmu vstoupil do místnosti, zatímco všichni ostatní zírali na tabuli a říkali, že právě změřili "měkký plazmón", předchůdce excitonové kondenzace.
Vedoucí studie profesor Peter Abbamonte přirovnal objev k bosonu Higgsa - nebude mít žádnou okamžitou aplikaci v reálném světě, ale ukazuje, že naše současné chápání kvantové mechaniky je na správné cestě.
2 vědci vyvíjejí nanomachiny, které zabíjejí rakovinu
Vědci z Durhamské univerzity tvrdí, že vyvinuli nanomachny, které jsou schopné vrtat do rakovinných buněk a zabíjet je za pouhých 60 sekund. V úspěšném testu na univerzitě trvaly drobné stroje mezi jednou a třemi minutami, aby pronikly do vnější membrány buňky rakoviny prostaty a zničily ji okamžitě. (Nejpravější obrázek nahoře ukazuje, že cytoplazma uniká z napadené rakovinné buňky.)
Nanomachiny jsou 50 000krát menší než průměr lidského vlasu. Jsou aktivovány světlem a otáčejí se dvěma až třemi milionykrát za sekundu, aby se mohli vyvracet do obložení buněk. Když dosáhnou svého cíle, mohou buď vypláchnout, nebo vydat užitečné zatížení terapeutického agenta.
Doposud byly nanomachy použity pouze na jednotlivých buňkách, ale povzbudivé výsledky vedly vědce k pohybu mikroorganismů a malých ryb. Jejich současným cílem je předcházet hlodavcům brzy a nakonec lidem.
1 mezihvězdný asteroid Mohl Buď cizí kosmická loď
Je to jen pár měsíců, co astronomové vesele vysvětlili objev prvního mezihvězdného návštěvníka, asteroidu nazvaného "Oumuamua. Od té doby pozorovali mnoho zvláštních věcí o nebeském objektu, a to i pro něco, co není z naší sluneční soustavy. Ve skutečnosti je tak divné, že věří, že je to možné, že by to mohlo být cizí kosmická loď.
Nejdříve je tvar. "Oumuamua má tvar doutníku s poměrem délek-šířka deseti k jednomu, na rozdíl od jakéhokoli jiného pozorovaného asteroidu. Nejprve jsme si mysleli, že to byla kometa, ale uvědomili jsme si, že tomu tak není, když se po přiblížení k Slunci nezakročí ocasem. Navíc někteří odborníci tvrdí, že rychlost, kterou se objekt otáčí, by rozlomil normální asteroid. Místo toho se zdá, jako by to bylo speciálně navrženo tak, aby vydrželo mezihvězdné cestování.
Takže pokud je to umělé, co by mohlo být? Někteří říkají cizí sondu, zatímco jiní se domnívají, že by to mohla být kosmická loď, jejíž motory se nezdařily a je nyní prostoupena prostorem. Ať tak či onak, programy jako SETI a Breakthrough Listen si myslí, že "Oumuamua zaručuje další vyšetřování a nasměroval jejich dalekohledy, aby naslouchali všem druhům radiových signálů.
Zatím to nevypadá dobře pro mimozemskou hypotézu, protože počáteční pozorování SETI se nezjistilo nic. Mnoho vědců vesmíru zůstává pesimistickým ohledně šancí, že Oumuamua bude cizího původu, ale je nutně nutné provést další vyšetření, aby bylo možné zjistit, jaké je skutečně tajemný předmět.