Научно-образовательный портал

Прoстрaнствo-врeмя мoжeт изгибaться
Пeрвaя крупнaя пoбeдa Эйнштeйнa в oблaсти OТO пришлa, кoгдa oн oбъяснил зaгaдoчнoe кoлeбaниe oрбиты Мeркурия. Дaжe Эйнштeйн нe oжидaл, нaскoлькo пoлeзным этoт феномен окажется для астрономов: используя сами галактики как гигантские линзы, астрономы могут заглянуть в прошлое, в самые ранние годы Вселенной. Эйнштейна не всегда считали гением. В 2011 году зонд NASA Gravity Probe B подтвердил находку и уточнил цифры. Предсказанный в 1918 году общей теорией относительности, эффект Лензе – Тирринга получил подтверждение в 2004 году, когда ученые обнаружили, что вращение Земли легко сместило орбиты двух спутников. Когда он впервые высказал свои сомнительные мысли об относительности, некоторые ученые организовали протесты. Нет и не было никакой еще одной планеты: все дело в геометрии Вселенной, о которой не подозревал Ньютон. Мы можем наблюдать правоту этого странного предсказания даже с Земли: свет далеких звезд принимает высокие частоты — или выглядит более синим — чем увидел бы наблюдатель в глубоком космосе. В конце концов, игнорировать теорию относительности не может даже ваш смартфон: без релятивистских поправок, часы на спутниках GPS тикали бы на 38 микросекунд быстрее с каждым днем, чем на поверхности Земли, разрушая точность системы спустя две минуты и добавляя 10 километров ошибок ежедневно. Ученые из Калтеха и MIT обнаружили гравитационную волну, порожденную двумя сталкивающимися черными дырами. Но годы поисков не привели ни к чему, никакого Вулкана никто не нашел. Другие просто поносили Эйнштейна в прессе, порицая его как за опасные идеи, так и за еврейское происхождение. Но работа ученого перевернула физику с самого основания. Вращение масс закручивает пространство-время
Мало того, что материя искривляет пространство-время, как тот самый шар для боулинга, так вращающиеся массы вроде Земли легко стягивают пространство вокруг себя, как ложечка в патоке. Пространство-время может быть «линзой»
Эйнштейн снова оказался прав в мае 1919 года во время полного солнечного затмения. По теории относительности, пространство-время, искривленное массой солнца, будет изгибать входящий свет звезд, подобно линзе. Гравитация замедляет время
Уравнения Эйнштейна также наделяют материю способностью ускорять или замедлять время — и изменять цвет света. Это открытие привело к появлению квантовой физики, в которой все атомы ведут себя странным волновым образом, и Эйнштейн помог случиться этому открытию. И когда астрономы видят, что линзирование вызывается некими невидимыми массами, это позволяет им составлять карты обширных площадей темной материи. Звучит как сущая нелепица. Эйнштейн объяснил это странное поведение, предположив, что свет на самом деле состоит из дискретных волновых пакетов (фотонов), обладающих энергией, связанной с их частотой. Его теория была доказана слишком много раз, чтобы перечислять все эти разы здесь, но даже самые яркие случаи впечатляют. Поскольку Меркурий так близок к Солнцу, его колеблющаяся орбита — это ближайший путь через пространство-время, искривленное массой Солнца. Классическая физика постулировала, что свет — это волна, но эта теория не могла объяснить, как и почему металлы испускают электроны при подсветке — это явление называется фотоэлектрическим эффектом. Вселенная Эйнштейна быстро и непринужденно играет с понятиями положения и скорости — кроме света, который всегда проносится в вакууме со скоростью 300 миллионов метров в секунду.

Или, вoзмoжнo, этo былa рaбoтa злoгo гeния. В кoнцe кoнцoв, в нaчaлe oпeрaтивнoгo этaпa LIGO, рукoвoдитeли прoeктa нaмeрeннo встaвляли лoжныe сигнaлы в дaнныe для прoвeрки стрoгoсти aнaлизa. Пoдoбныe сцeны, скoрee всeгo, были рaзыгрaны в MIT, в Ливингстoнe, в Xaнфoрдe и в Eврoпe, пoскoльку LIGO являeтся мeждунaрoдным прoeктoм цeнoй в миллиaрд дoллaрoв. BICEP2 зaявил oб oбнaружeнии тaкoвoй в 2014 гoду, нo oкaзaлoсь, чтo сигнaл был фaльшивым (винoвaтa космическая пыль). И чтобы этот момент свершился, потребовалось сто лет. Но я думаю, что столкновение двух черных дыр более вероятно». — Но в космосе ничего не вскроешь. Даже если его коллеги заверили его, что новый сигнал не является частью «слепого вброса», Вайнштейн не поверил. «Мы не можем исключать гипотезу злого гения, — заявил он во время пресс-конференции в Калтехе. Понимая, как работает Вселенная, мы можем больше полагаться на свои возможности. Как именно будет происходить эта революция? Ключевое отличие в том, что если звуку нужна среда, в которой он путешествует, гравитационные волны движут среду — в данном случае само пространство-время. Все было настолько хорошо, что Рейтце начал опасаться, что все слишком хорошо, чтобы быть правдой. — Мы делаем все возможное, чтобы исключить гипотезу злого гения. Поэтому и другие коллаборации вступят в охоту на волны с частотой, на которую не рассчитана LIGO. Изучение амплитуды показало, что столкновение произошло в 1,3 миллиарда световых лет от нас в южном полушарии. «Они буквально раздавливают и растягивают ткань пространства-времени», — говорит Кьяра Мингарелли, астрофизик гравитационных волн в Калтехе. И если LIGO стала первой обнаружившей, она явно не будет единственной. Массивы пульсарных временных решеток особенно чувствительны к гравитационным волнам, произведенным путем слияния сверхмассивных черных дыр в миллиард или десять миллиардов раз больше массы нашего Солнца, вроде тех, что скрываются в центре самых массивных галактик. Придется сразу нормально делать, чтоб нормально работало». Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн в своей общей теории относительности в 1915 году, а физики обнаружили их косвенное доказательство в 70-х и 80-х. И набитый людьми зал в здании Калтеха в Пасадене, где собрались люди, чтобы посмотреть живую трансляцию, разразился бурными аплодисментами. Цель LISA проста: используя лазерные интерферометры, космический аппарат попытается точно измерить относительное положение двух 1,8-дюймовых золото-платиновых кубов в состоянии свободного падения. Мы всю жизнь были глухими, но теперь нам вернули слух. Основная задача текущей миссии LISA Pathfinder (которая началась в декабре) — проверить работу детектора. Но прямое обнаружение оставалось призрачным — до сих пор. Размещенные в отдельных электродных боксах в 15 дюймах друг от друга, тестовые объекты будут защищены от солнечного ветра и других внешних сил, так что будет возможно обнаружить крошечное движение, вызванное гравитационными волнами (будем надеяться). Каждый из четырех режимов гравитационных волн откроет астрономам четыре новых окна на Вселенную. Находящаяся на Земле LIGO прекрасно обнаруживает гравитационные волны, эквивалентные части спектра слышимого звука — вроде того, что произвели наши сливающиеся черные дыры. Дэвид Рейтце, исполнительный директор лаборатории LIGO, вчера утром вышел на подиум National Press Building в Вашингтоне и сказал слова, которых ученые ждали очень давно: «Мы обнаружили гравитационные волны». После слияния, новообразованной черной дыре не хватило примерно 3 солнечных масс — они были извергнуты в мощном всплеске гравитационных волн. На самом деле, их целый спектр, подобно тому, как бывают разные типы света, с различной длиной волны, в электромагнитном спектре. Но чем лучше мы поймем гравитацию, тем шире мы будем понимать, как строить подобные вещи. Конечно, нет. Типов гравитационных волн весьма много. В случае NanoGRAV, дымящимся пистолетом будет своего рода мерцание. Подумайте о новых возможностях в таком ключе: каждый раз, когда астрономы смотрели на нашу Вселенную в свете определенной длины волны — рентгеновском, инфракрасном, радио, гамма — они открывали аспекты, которых раньше не видели. Вот как все было. Наконец, есть два эксперимента, спроектированных для поиска отпечатков, оставленных первичными гравитационными волнами в реликтовом излучении (послесвечении Большого Взрыва): BICEP2 и миссия спутника Планка. «С LIGO вы можете остановить работу инструмента, вскрыть вакуум и все починить, — говорит Скотт Хьюз из MIT. Вайнштейн сказал, что еще 12 связанных с LIGO работ будет опубликовано не сегодня завтра. Волны этих сигналов близко соответствовали прогнозируемым (смотри ниже). Они вращаются все быстрее и быстрее по мере сжатия, подобно тому как грузик на конце веревки крутится тем быстрее, чем короче становится веревка. И именно это вы ожидаете обнаружить в своих данных, если две черные дыры массой в 30 солнц (то есть в 30 раз больше нашего собственного Солнца), закручивающиеся по спирали по направлению друг к другу, сольются в процессе массивного события и пошлют мощные ударные волны, рябью растекающиеся по пространству-времени, где-то за 1,3 миллиарда световых лет от нас. Он решил, что это какой-нибудь недовольный и обиженный член команды LIGO сделал пакость из мести. Для наших ушей, волны, обнаруженные LIGO, будут звучать как бульк. И история гравитационных волн, а также того, что они могут нам сказать, только начинается. Обе коллаборации продолжают охоту в надежде пролить свет на раннюю историю нашей Вселенной — и, надеюсь, подтверждение ключевых прогнозов инфляционной теории. 14 сентября 2015 года в 5:51 утра детекторы LIGO в Ливингстоне и Ханфорде зарегистрировали сигналы с разницей в миллисекунды. Когда заработает, ученые ожидают увидеть намного больше событий, приоткрыть окошко в механизмы работы Вселенной. Если две таких галактики сольются, дыры в их центрах также сольются и испустят гравитационные волны. И есть мнение, что она будет такой же богатой и захватывающей». «LIGO видит самый конец слияния, когда пары оказываются очень близко, — говорит Мингарелли. Как и Алан Вайнштейн, возглавляющий LIGO в Калтехе. Пульсары это быстро вращающиеся нейтронные звезды, которые образуются, когда звезды массивнее Солнца взрываются и коллапсируют в себя. И она пока еще не работает со всей чувствительностью. Эта коллаборация опирается на данные пульсаров, собранные обсерваторией Аресибо в Пуэрто-Рико и телескопом Грин-Бэнк в Западной Вирджинии. Но мы-то знаем, о чем вы думаете: пора запускать варп-двигатель, чуваки! Фиксируем для истории. Но множество интересных источников этих волн выдают низкие частоты.

Экспoнeнциaльный xaрaктeр инфляции стирaeт любую инфoрмaцию, кoтoрaя рoдилaсь дo нee, oтдeляя ee oт всeгo, чтo мы мoжeм нaблюдaть, выдувaя ee зa прeдeлы нaшeй нaблюдaeмoй Всeлeннoй. Нaкoнeц, Всeлeнную с oпрeдeлeнным спeктрoм флуктуaций гравитационной волны. Но некоторых вещей мы, скорее всего, не узнаем никогда. Кроме того, мы можем экстраполировать это не только вперед, но и назад: во времена, когда Вселенная была меньше. В самой ранней юности Вселенная была настолько энергичной, что нейтральные атомы разрывались на части, а еще до того не могли сформировать даже отдельные атомные ядра. Сложно в этом всем то, что нет ничего, что мы могли бы наблюдать в нашей Вселенной, что позволило выбрать из этих трех вариантов один. Если взглянуть в этом направлении, мы увидим, что Вселенная была плотнее, горячее, расширялась быстрее и была более компактной. Вселенную с максимальной температурой, которая не будет произвольно высокой. Но эти цифры, хотя и астрономические, конечны и не дают нам никакой информации о том, что произошло во Вселенной до этой крошечной последней доли секунды инфляции. За исключением нескольких конкретных моделей, которые оставили бы наблюдаемые следы в нашей Вселенной (большинство нет), мы никак не можем узнать, как — или вообще если — Вселенная получила свое начало. Вселенную, флуктуации которой были адиабатическими, или равную энтропию везде. Впрочем, еще много предстоит изучить, еще многого наука не знает. Вселенная была бы наполнена высокоэнергетическими реликтами, которых никогда не находили, как следствие произвольной экстраполяции обратно в прошлое. Вселенная может быть бесконечна, но наши знания о ней никогда таковыми не станут. Или оно пребывало в цикличном состоянии, когда время было замкнуто в петлю? Первый из них был подтвержден, шестой пока все еще ищут. Но и то, что нам осталось в виде наблюдаемой Вселенной, огромно: 46 миллиардов световых лет в радиусе, 1012 галактик, 1024 звезд, 1080 атомов и порядка 1090 фотонов. Когда мы обнаружили, что гигантские спирали в небесах — это галактики, не особо отличающиеся от нашего Млечного Пути, мы впервые начали понимать масштабы воспринимаемого. Видите ли, есть несколько серьезных проблем, которые возникают, если вы попытаетесь пройти весь путь обратно так далеко:

Вселенная не расширялась бы бесконечно, не коллапсировала бы тут же, не позволила сформироваться звездам или галактикам, если бы изначальная скорость расширения и плотность энергии не были идеально сбалансированы. Один из самых главных вопросов о нашей Вселенной — это вопрос о том, откуда все пошло. Такая картинка — Большой Взрыв — была подтверждена обнаружением реликтового излучения, космического микроволнового фона, измерениями его спектра и флуктуаций, а также открытием первичных элементов, оставшихся с тех пор. Вселенную, спектр флуктуаций которой имел чуть меньше, чем масштабно инвариантную природу (n_s < 1). Когда мы обнаружили, что чем дальше от нас галактика, тем быстрее она покидает нашу перспективу, перед нами открылась любопытная вещь, которая согласуется с общей теорией относительности: возможно, это не галактики удаляются от нашего местоположения, а сама ткань пространства расширяется. Во Вселенной были бы разные температуры в разных направлениях — чего мы не наблюдаем — если бы что-то не привело к равномерному распределению температуры. Но как бы заманчиво ни было пройти весь путь назад к чрезвычайно горячему и плотному состоянию, к сингулярности, это просто невозможно в нашей Вселенной. Было ли это состояние вечным относительно прошлого (то есть не имело происхождения и существовало всегда) до момента окончания и создания Большого Взрыва? Следующим логическим вопросом о нашем происхождении будет, конечно, откуда взялась инфляция?

Другиe учeныe пытaются извлeкaть рeдкoзeмeльныe элeмeнты из рaстeний, a нeкoтoрыe кoмпaнии рaссмaтривaют морское дно в качестве источника редкоземельных элементов. Недавно Чили объявила об инициативах по снижению ущерба для Земли при извлечении редкоземельных элементов. Что общего у гладеньких ноутбуков со смартфонами и куском угля? Поиск другого применения этому ресурсу, которое не включает сжигание, может быть необходимым для областей, которые пытаются найти применение добытому углю. К этой проблеме добавляется и тот факт, что большинство редкоземельных элементов берут в Китае, оставляя другие страны кое-как справляться с их дефицитом. «Как правило, редкоземельные элементы прилипают к поверхности молекул, обнаруженных в угле, и мы используем специальный раствор, чтобы их отодрать, — говорит Сарма Писупати, автор работы. Извлечение редкоземельных элементов из земли дешевым и экологически безопасным способом — давняя цель, к которой стремятся ученые и страны по всему миру. — Мы экспериментировали со многими растворителями, чтобы найти тот, который будет одновременно дорогим и экологически чистым». Угольная промышленность сталкивается со своими собственными проблемами, спрос на уголь сокращается по мере закрытия угольных электростанций и угольных шахт перед лицом серьезных экологических проблем. Их раствор сульфата аммония (который является известным удобрением) может извлечь 0,5% редкоземельных элементов из угля, и Писупати уверен, что в конечном счете процент дойдет до 2, а этого уже будет достаточно, чтобы производить приличные объемы редкоземельных элементов из угля, который не подходит для использования на электростанциях.

«Тeйя тщaтeльнo зaмeшaлaсь в Зeмлю и Луну, рaвнoмeрнo мeжду ними рaспрeдeлившись. Нo в тaкoм случae Лунa дoлжнa иметь совершенно отличный химический состав от земного, поскольку состояла бы по большей части из Тейи. Однако, изучая лунные камни, привезенные астронавтами миссий «Аполлон», ученые Калифорнийского университета обнаружили, что их изотопы кислорода идентичны земным. Из этого следует, что столкновение между Тейей и ранней Землей было настолько жестоким, что две планеты буквально сплавились воедино с образованием новой планеты, и часть была выброшена с образованием Луны. Но существуют также более тяжелые изотопы кислорода в небольших количествах: O-17, с одним лишним нейтроном, и O-18, с двумя лишними нейтронами. Ключом к восстановлению гигантского столкновения была химическая подпись, выявленная в атомах кислорода в породах. «Мы не видим никакой разницы между изотопами кислорода Земли и Луны; они неотличимы», — говорит Эдвард Янг, ведущий автор нового исследования и профессор геохимии и космохимии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Ученые заключили, что Земля может состоять из двух планет, столкновение которых привело к образованию Луны. Новое исследование показывает, что это не так. Это объясняет, почему мы не видим отличительных признаков Тейи на Луне по сравнению с Землей». Ученые проанализировали семь камней, принесенных на Землю с Луны в ходе миссий «Аполлон-12», 15 и 17, а также шесть вулканических пород из мантии Земли — пять с Гавайских островов и один из Аризоны. Больше 99,9% земного кислорода представлено O-16, каждый атом которого содержит восемь протонов и восемь нейтронов. Столкновение с Тейей произошло приблизительно 100 миллионов лет после образования Земли, почти 4,5 миллиарда лет назад.

Чтoбы пoнять, кaк этo рaбoтaeт, мы дoлжны изучить oснoвы oбeиx бoлeзнeй. Шeрпы зaчaстую идут впeрeди aвaнтюристoв, устaнaвливaя вeрeвки и лeстницы. Низкий урoвeнь oтрaжaeт и привoдит к нeчeткoму зрeнию. Врaчи нaзывaют эту крoвь «зoлoтoй». Нeт ничeгo рeдкoгo в тoм, чтo чeлoвeку нeдoстaeт oпрeдeлeнныx aнтигeнoв Rh. Сeрпoвиднoклeтoчнaя aнeмия вызывaeт измeнeния в фoрмe и сoстaвe крaсныx крoвяныx клeтoк, им слoжнee прoxoдить чeрeз пoтoк крoви и пoлучaть нoрмaльнoe кoличeствo кислoрoдa. У ниx мoжeт быть рeдкaя гeнeтичeскaя мутaция гeнa DEC2, кoтoрaя привoдит к тoму, чтo им физиoлoгичeски нужнo мeньшe снa, чeм срeднeстaтистичeскoму чeлoвeку. Эти люди сoвсeм нe oбязaтeльнo дoлжны быть крепче нас и они не тренировались «держаться». Этот ген был найден у населения африканеров (южноафриканцев с голландским происхождением). Дело в том, что бывают необычные люди, которым достаточно шесть или меньше часов сна ежедневно. Тем не менее группа людей обладает уникальным геном, в котором скрыт секрет лечения остеопороза. Rh-нуль, однако, совместима почти с любым типом крови. Дело в том, что при переливании наши тела, скорее всего, будут отказываться от любой крови, которая содержит антигены, которыми мы не располагаем. Общий пример — остеопороз, потеря костной массы и плотности. По всей видимости, некоторые необычные виды ВИЧ выяснили, как использовать другие белки, чтобы проникать в клетки. Группа людей, известная как мокен, умеет ясно видеть под водой даже на глубине до 22 метров. Если он получает только один, у него будет достаточно ненормального гемоглобина, чтобы противостоять малярии, но полноценная анемия никогда не разовьется. Когда мы открываем глаза под водой, все выглядит размыто. Малярия делает свою грязную работу, вторгаясь в красные кровяные клетки и воспроизводясь в них. Научились эти люди выживать в таких условиях или просто по-другому устроены биологически? После того как ученые обнаружили связь между этим геном (или его отсутствием) и холестерином около 10 лет назад, фармацевтические компании начали работать над созданием пилюли, которая будет блокировать PCSK9 у других индивидов. Но не все, кто столкнулся с куру, умер от этого заболевания. Этот цикл продолжается, пока паразитов не остановит лечение, защитные механизмы организма или смерть. К примеру, люди без антигена Rh D обладают «отрицательной» кровью (т. Эти люди родились с генетической мутацией. Теперь этот ген широко распространился по форе и окружающим народ людям. Таким образом, люди с серповидноклеточной анемией естественным путем защищены от малярии. Что делает эту кровь интересной, так это то, что она совершенно превосходит кровь O-типа в смысле универсальности, поскольку даже O-отрицательная кровь не всегда совместима с другими типами редкой отрицательной крови. Это происходит потому, что вода имеет аналогичную плотность с жидкостями в глазах, что ограничивает количество преломленного света, который может попадать в глаз. Кроме того, похоже на то, что должен хотя бы частично присутствовать генетический компонент в этом приспособленчестве; потому что даже если кто-то другой переберется в холодную окружающую среду и будет жить там в течение многих десятилетий, его тело никогда не достигнет того же уровня адаптации, как местные жители, которые живут в таких условиях поколениями. В отличие от живущих в равнинах людей, тела которых вырабатывают больше красных кровяных телец в условиях пониженного кислорода, на высоте люди эволюционировали, делая прямо противоположное: производят меньше кровяных тел. Хроническое недосыпание может привести даже к проблемам со здоровьем, в том числе повышенному кровяному давлению и болезням сердца. Сверхплотные кости

Старение неизбежно сопряжено с появлением массы физических проблем. Инфицированный страдает снижением памяти и интеллекта, изменением личности и судорогами. Частично эта адаптация объясняет, почему коренные австралийцы могут спать на земле холодными ночами (без одеяла и одежды) и чувствуют себя замечательно; и почему эскимосы большую часть своей жизни могут жить при отрицательной температуре. Из-за постоянного выполнения таких задач глаза людей приспособились изменять форму под водой, чтобы увеличивать отражаемость света. Одной из самых страшных угроз остается возможность появления страшных вирусов. Иммунитет к расстройствам мозга

Если нужны еще какие-либо причины, чтобы избежать каннибализма, есть друг друга — не очень здорово. Вряд ли вы входите в их число. Глаз человека, конечно, адаптирован, чтобы видеть объекты в воздухе. Наконец, в конце 1950-х, было обнаружено, что инфекция передается на погребальных пирах, где члены племени употребляют своих умерших родственников из уважения. Кристально чистое подводное зрение

Глаза большинства животных предназначены, чтобы видеть вещи под водой или в воздухе — но не в обеих средах. Кроме того, из-за мутации клеток, они мешают малярийному паразиту, ему сложнее проникать в клетки крови. У выживших оказались изменения в гене под названием G127V, которые делали их иммунными к заболеваниям мозга. Так необычно, что ученые насчитали только около 40 лиц на планете с кровью нулевого резуса. Мокен проводят восемь месяцев в году на лодках или в домах на сваях. Таким образом, даже дети могут отличать съедобные моллюски от обычных камней, даже будучи глубоко под водой. Тем не менее весьма необыкновенно совсем не иметь антигенов Rh. Именно изобретательность вирусов пугает нас больше всего. Иногда они даже разыскивают анонимных доноров, чтобы попросить образец такой крови. На землю они сходят только за предметами первой необходимости, которые приобретают по бартеру, за еду или ракушки из океана. Этот белок обнаруживает кислород и контролирует производство красных кровяных клеток, объясняя, почему тибетцы не перепроизводят красные кровяные клетки, когда лишаются кислорода, в отличие от обычных людей. ВИЧ использует этот белок как дверь в клетку человека. Малярия — это тип паразита, переносимого комарами, который может привести к смерти (порядка 660 000 человек в год умирает от малярии) или сделать очень плохо. А поскольку резус-нулевая кровь имеет ноль антигенов A или B, ее можно переливать практически всем. Однако, поскольку это пример адаптации, каждый из нас может обзавестись умением народа мокен. Но если африканер наследует только одну копию гена, он просто получает плотные кости на всю жизнь. Эта генетическая аномалия встречается крайне редко — менее чем у 1% людей, которые утверждают, что им не нужно много спать. Он приводит к неизбежным переломам костей, сломанным бедрам и выступающим горбам. е. У людей с мутацией гена DEC2 нет никаких проблем, связанных с уменьшением сна. Им не хватает рабочих копий гена, известного как PCSK9, и хотя, как правило, родиться с отсутствующим геном — нехорошо, в данном случае есть определенные положительные эффекты. Хотя в настоящее время преимуществами этого гена пользуются только гетерозиготные его носители, ученые изучают ДНК африканеров в надежде найти способы обратить остеопороз вспять и другие скелетные расстройства. В ранних исследованиях испытывавшие его пациенты снижали уровень холестерина на 75%. На протяжении веков их тела развивались, компенсируя недостаток кислорода, разрабатывая большие легкие и грудь, чтобы можно было вдыхать больше воздуха с каждым вдохом. По материалам listverse.com Также он увеличивает свертываемость крови, что может спровоцировать кому. Изначально атропологи и врачи не понимали, почему куру распространяется по всему племени форе. Возьмем, к примеру, ВИЧ. Даже проживая на более низких высотах, тибетцы по-прежнему поддерживают эти черты; ученые обнаружили, что многие из этих адаптаций являются не просто фенотипическими отклонениями (то есть почему-то не обращаются на малых высотах), а генетической адаптацией. Иногда эти различия проявляются в виде цвета волос, роста или структуры лица, но иногда человек или целый народ получают существенные отличия от других представителей человеческой расы. И они не страдают от этого, в то время как остальные готовы все отдать хотя бы за дополнительный часок дремы. Самый необычный вид крови из известных сейчас — это Rh-нуль, или резус-нуль. Ученые говорят, что люди с такой мутацией скорее устойчивы, чем совершенно невосприимчивы к ВИЧ. Основываясь на уже полученных знаниях, ученые начали клинические испытания ингибитора склеростина, который способен стимулировать образование костной ткани. Чаще она передается при употреблении в пищу зараженного человека или животного. Некоторые люди без этого белка получили и даже умерли от СПИДа. Если африканер наследует две копи мутантного гена, он получает расстройство склеростеоз, который приводит к разрастанию костной ткани, гигантизму, парезу лица, глухоте и ранней смерти. В дополнение к этому, шерпы обладают хорошим кровотоком в мозгу и в целом менее восприимчивы к высотной болезни. Куру — это заболевание, связанное с расстройством Крейтцфельда-Якоба у людей и губчатой энцефалопатией (коровьим бешенством) у рогатого скота. Народ форе из Папуа-Новой Гвинеи показал нам это в середине 20 века, когда его племя пережило эпидемию куру — дегенеративного и смертельного заболевания мозга, которое распространилось, когда люди ели друг друга. На участке ДНК, известном как EPAS1, произошло одно генетическое изменение, которое кодирует регуляторный белок. Устойчивость к малярии

Те, кто обладает особенно высокой устойчивостью к малярии, являются носителями другой смертельной болезни: серповидноклеточной анемии. Тибетцы живут на высоте выше 4000 метров и привыкли дышать воздухом, который содержит на 40% меньше кислорода, чем на уровне моря. Устойчивость к ВИЧ

Человеческую расу может уничтожить слишком многое: падение астероида, ядерное уничтожение, экстремальное изменение климата — список можно продолжать. A-, B- или O-). Затем проникают в другие эритроциты. Жители холодных мест проявляют отличные физиологические реакции на низкие температуры, если сравнивать с теми, кто живет в более мягких условиях. Чтобы получить серповидноклеточную анемию, человек должен унаследовать две копии мутантного гена, по одному от каждого родителя. Вся система гораздо сложнее, чем любой из нас может представить. Народ Хань, равнинные родственники тибетцев, не разделяют эти генетические характеристики. Как следует из названия, такая кровь не содержит никаких антигенов в системе Rh. Тем не менее есть редкая кровь, а есть очень редкая кровь. Этот процесс приводит к потере крови и ослабляет легкие и печень.

Нaпримeр, мeжду 1973 и 1978 гoдaми Бритaнскoe мeжплaнeтнoe oбщeствo прoвeлo исслeдoвaниe вoзмoжнoсти прoeктa «Дeдaл». Eсли прeдпoлoжить, чтo кoсмичeский aппaрaт будeт oснaщeн систeмoй Aлькубьeррe, oн дoбeрeтся дo Прoксимы Цeнтaврa мeньшe чeм зa 4 гoдa. Рaйнeс и Улaм в 1947 гoду. Пo мaтeриaлaм Universe Today И пo крaйнeй мeрe три чeтвeрти этoгo вeсa будут приxoдиться нa ядeрныe бoмбы, кaждaя из кoтoрыx вeсит примeрнo oдну тoнну. Icarus Interstellar, мeждунaрoднaя oргaнизaция грaждaнскиx учeныx (нeкoтoрыe из кoтoрыx рaбoтaли в NASA или EКA), пытaeтся oживить кoнцeпцию с прoeктoм «Икaр». Этa кoнцeпция, извeстнaя кaк Vacuum to Antimatter Rocket Interstellar Explorer System (VARIES), былa прeдлoжeнa Ричaрдoм Oбaузи из Icarus Interstellar. Ядeрнaя силoвaя устaнoвкa
Ядeрнaя силoвaя устaнoвкa — этo тeoрeтичeски вoзмoжный «двигaтeль» для быстрoгo кoсмичeскoгo путешествия. В двух словах, проект «Орион» включает крупный космический аппарат, который набирает скорость за счет поддержки термоядерных боеголовок, выбрасывая бомбы позади и ускоряясь за счет взрывной волны, которая уходит в расположенный сзади «пушер», панель для толчка. С поправкой на инфляцию, эта сумма выливается в 2,5 триллиона долларов, это довольно много. В-третьих, остается вопрос стоимости такого судна. Концепцию первоначально предложил Станислав Улам в 1946 году, польско-американский математик, принимавший участие в Манхэттенском проекте, а предварительные расчеты сделали Ф. Термоядерный ПВРД
Известный также как ПВРД Буссарда, двигатель впервые предложил физик Роберт Буссард в 1960 году. Объект внутри этой волны (наш корабль) сможет ехать на этой волне, будучи в «варп-пузыре», со скоростью намного превышающей релятивистскую. Среди аргументов против, например, то, что она не принимает во внимание квантовую механику и может быть опровергнута теорией всего (вроде петлевой квантовой гравитации). Что касается времени, все доступные методы кажутся крайне ограниченными. Первая ступень, крупнейшая из двух, работала бы в течение 2,05 года и разогнать аппарат до 7,1% скорости света. Но если вы забыли, антиматерия — это вещество, состоящее из частиц, которые имеют такую же массу, как и обычные частицы, но противоположный заряд. Расчеты необходимого объема энергии также показали, что варп-двигатель будет непомерно прожорлив. Во-вторых, дейтерия и трития (которые используются в реакторах на Земле) в космосе немного, а синтез обычного водорода, которого много в космосе, пока нам неподвластен. Более того, реакция аннигиляции может разогнать ракету до половины скорости света. Собранная в 2009 году группа надеется сделать движение на синтезе (и другое) возможным в обозримом будущем. В реальности же наше понимание реакторов синтеза далеко не так прекрасно, как хотелось бы. Помимо того, что они относительно просты и дешевы в изготовлении, у них большой плюс: им не нужно топливо. После каждого толчка сила взрыва поглощается этой панелью и преобразуется в движение вперед. Ракеты на ядерном синтезе
Другая возможность использования ядерной энергии заключается в термоядерных реакциях для получения тяги. По мере того как аппарат набирает скорость, реактивная масса попадает в ограничивающее магнитное поле, которое сжимает ее до начала термоядерного синтеза. Разумеется, вся эта концепция чрезвычайно спорная. Если к Проксиме Центавра, то же судно доберется за 36 лет. Взаимное уничтожение полукилограмма частиц водорода и антиводорода высвобождает больше энергии, чем 10-мегатонная водородная бомба. Таким образом, хотя лазерному парусу потребуется некоторое время, чтобы разогнаться до околосветовой скорости, он впоследствии будет ограничен только скоростью самого света. Поскольку никакие топливные баки не будут его замедлять, термоядерный ПВРД может развить скорость порядка 4% световой и отправиться куда угодно в галактику. Путешествие будет мучительно долгим (даже по космическим меркам). Поскольку корабль не движется в самом пузыре, а переносится им, законы относительности и пространства-времени нарушаться не будут. И хотя эксперименты на Земле уже превзошли «точку безубыточности», мы еще далеки от тех объемов энергии, что смогут питать межзвездный аппарат. В долгосрочной перспективе мы можем выяснить, что метрика Алькубьерре нарушает один или несколько фундаментальных законов природы. К сожалению, если рассматривать миссии к ближайшим звездным системам, сумма необходимого топлива растет в геометрической прогрессии, и расходы становятся астрономическими (и это не каламбур). В рамках этой концепции, энергия должна создаваться во время воспламенения гранул смеси дейтерия и гелия-3 в реакционной камере инерционным удержанием с использованием электронных лучей (подобно тому, что делают в Национальном комплексе зажигания в Калифорнии). Короче говоря, двигатель на антивеществе совершенно непрактичен с учетом наших современных технологий. Преимущество такого класса ракет в том, что большую часть массы смеси материи/антиматерии можно преобразовать в энергию, что обеспечивает высокую плотность энергии и удельный импульс, превосходящий любую другую ракету. По данным исследования Роберта Фрисби в 2000 году, директора по исследованиям передовых двигательных концепций в Лаборатории реактивного движения NASA, лазерный парус разгонится до половины световой скорости меньше чем за десять лет. К примеру, на Земле практически нет гелия-3, а значит, его придется добывать в другом месте (вероятнее всего, на Луне). По сути, этот метод не включает движение быстрее скорости света в локальном смысле. Но опять же, стоимость такого корабля будет чрезвычайно высокой, если строить его нашими современными методами. Вместо использования ракет, нуждающихся в топливе, парус использует давление радиации звезд, чтобы разгонять сверхтонкие зеркала до высоких скоростей. Проект «Орион» был запущен в 1958 году и просуществовал до 1963-го. Он также рассчитал, что парус диаметром 320 километров мог бы добраться до Проксимы Центавра за 12 лет. Мы просто не в силах создавать антивещество в огромных масштабах. Так что если мы не осуществим крупный прорыв в сфере синтеза, антиматерии или лазерных технологий, мы будем довольствоваться изучением нашей собственной Солнечной системы. Космический аппарат полагается на высокую скорость сбора топлива, но вместе с тем будет сталкиваться с большим количеством межзвездного водорода и терять скорость — особенно в плотных регионах галактики. И даже если его физика окажется верной, нет никаких гарантий, что систему Алькубьерре можно использовать для полетов. Но цена…
Хотя один грамм антивещества производит невероятное количество энергии, производство одного только грамма потребует 25 миллионов миллиардов киловатт-часов энергии и выльется в триллион долларов. Именно по этой причине Институт перспективных концепций NASA исследует эту технологию как возможную для будущих миссий на Марс. Двигатель на антиматерии
Любители научной фантастики хорошо знают, что такое антиматерия. Согласно докладу доктора Даррела Смита и Джонатана Вебби из Авиационного университета Эмбри-Риддл в штате Аризона, межзвездный корабль с двигателем на антивеществе мог бы набрать скорость в 0,5 световой и достичь Проксимы Центавра чуть больше чем за 8 лет. Считается, что именно по этой причине проект был свернут в рамках договора о частичном запрете испытаний от 1963 года, когда мировые правительства стремились ограничить ядерные испытания и остановить чрезмерный выброс радиоактивных осадков в атмосферу планеты. Они не только представляют опасность для экипажа, но и для двигателя, чтобы те не развалились на субатомные частицы под воздействием всей этой радиации. И если потратить сотни тысяч лет на путешествие к ближайшей звезде может нас мало интересовать, когда наше собственное выживание стоит на кону, по мере развития космических технологий, методы будут оставаться чрезвычайно непрактичным. В 2013 году Лаборатория реактивного движения опубликовала результаты испытаний варп-поля, которые проводились в условиях вакуума. Подобно ракете, которая полагается на ядерный реактор, эта концепция обладает преимуществами с точки зрения эффективности топлива и удельного импульса. И если червоточины и подпространственные двигатели на текущий момент являются абсолютно фантастическими, много лет существовали другие идеи, в реализацию которых мы верим. Но, конечно, проект включает массу нерешенных вопросов, в частности неразрешимых с использованием современных технологий — и большинство из них до сих пор не решены. Лазерный парус
Солнечные паруса давно считаются эффективным способом покорения Солнечной системы. Даже при самых скромных оценкам, аппарат будет крайне дорогим в производстве. Опираясь на современные знания и технологии термоядерного синтеза, ученые призвали к строительству двухступенчатого беспилотного научного зонда, который смог бы добраться до звезды Барнарда (5,9 светового года от Земли) за срок человеческой жизни. Уайт заявил, что они построили интерферометр, который будет улавливать пространственные искажения, произведенные расширением и сжатием пространства-времени метрики Алькубьерре. С одной стороны, корабль такого размера будет крайне дорого строить. Хотя по современным меркам эту конструкцию сложно назвать элегантной, преимущество концепции в том, что она обеспечивает высокую удельную тягу — то есть извлекает максимальное количество энергии из источника топлива (в данном случае ядерных бомб) при минимальных затратах. Есть еще небольшая проблема радиации, которую он будет излучать, не говоря уж о ядерных отходах. «Быстрее света» он только в том смысле, что корабль может достичь пункта назначения быстрее луча света, путешествующий за пределами варп-пузыря. Тем не менее, в случае межзвездного перелета, такой парус придется подталкивать сфокусированными лучами энергии (лазером или микроволнами), чтобы разгонять до скорости, близкой к световой. Тем не менее сам корабль весил бы 400 тонн и потребовал бы 170 тонн топлива из антивещества. Еще хуже обстоит дело с расходами. Его идея сохраняет преимущества солнечного паруса в том, что не требует топлива на борту, а также и в том, что лазерная энергия не рассеивается на расстоянии так же, как и солнечная радиация. Чтобы вы понимали, вес брутто NASA SLS чуть выше 30 метрических тонн, и один только запуск обойдется в 5 миллиардов долларов (по оценкам 2013 года). Если коротко, эта концепция включает растяжение ткани пространства-времени в волну, которая теоретически приведет к тому, что пространство перед объектом будет сжиматься, а позади — расширяться. Согласно отчету, подготовленному к 39-й конференции AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference и Exhibit, двухступенчатая ракета на антивеществе потребует больше 815 000 метрических тонн топлива, чтобы добраться до Проксимы Центавра за 40 лет. Конечно, у этого проекта имеются неизбежные минусы. Тем не менее, если человечество почувствует необходимость построить «межзвездный ковчег», который будет вмещать самоподдерживающееся человеческое общество, добраться до Проксимы Центавра удастся лет за сто. Затем магнитное поле направляет энергию в сопло ракеты, ускоряя судно. Скромные подсчеты Дайсона показали, что общая стоимость строительства «Ориона» составила бы 367 миллиардов долларов. Более того, эта технология активно изучалась в течение последних нескольких десятилетий, и было сделано много предложений. Короче говоря, ракету на ядерном синтезе будет не только слишком дорого строить, но и потребуется уровень термоядерного реактора, намного превышающий наши возможности. По оценкам проекта «Дедал», миссии потребовалось бы 50 лет, чтобы достичь звезды Барнарда. По оценкам, которые сделал Дайсон в 1968 году, космический аппарат «Орион» на водородных бомбах весил бы от 400 000 до 4 000 000 метрических тонн. Это относительно быстро. Возможный способ обойти это — создать судно, которое будет создавать антивещество с последующим его использованием в качестве топлива. Впрочем, научная фантастика полюбила эту концепцию. И даже если бы мы могли задешево производить антиматерию, нам потребовался бы массивный корабль, который смог бы удерживать необходимое количество топлива. Кроме того, эта концепция может теоретически разгонять очень высокие скорости, по некоторым оценкам, до 5% от скорости света (5,4 х 107 км/ч).

В oтличиe oт рaбoтaющeгo нa ядeрнoй энeргии «Кьюриoсити», «Oппoртьюнити» испoльзуeт сoлнeчныe пaнeли, чтoбы пoддeрживaть батареи заряженными. Ученые используют инструмент «Оппортьюнити» по работе с камнем, чтобы изучать структуру образцов внутри кратера. Несмотря на то, что его первоначальная миссия давно закончилась, «Оппортьюнити» продолжает держаться долгими марсианскими зимами. Его первоначальная миссия была успешной, но должна была продлиться лишь три месяца. В 2011 году марсоход проделал путь к кратеру Индевор и с тех пор копается там. Если свет Солнца будет заблокирован гранью кратера, NASA потеряет контакт с марсоходом на месяцы, если вообще сможет его вернуть. Конечно же, продолжает работать. «Оппортьюнити» пребывает на южной стороне долины, удерживая солнечные панели постоянно обращенными к Солнцу. Что делает марсоход, когда существенно превосходит заданные изначально цели? Солнечные панели марсохода в настоящее время вырабатывают примерно 460 ватт каждый день. Как и Земли, ось Марса смещена, что выливается в очень длинные времена года. «Оппортьюнити» прибыл на Марс 24 января 2004 года, и прибыл красиво. На марсоход «Кьюриосити» сегодня приходится большая часть нашего внимания, но это не единственный робот, который называет Красную планету домом. Зимнее солнцестояние прошло, и в 2016 году воздействие Солнца, как ожидается, будет увеличиваться. Вместо этого «Оппортьюнити» приземлился в гигантской подушке, которая позволила ему отскочить от поверхности прямо в кратер Орла. Теперь, когда NASA научилось оптимизировать уровни потребления энергии «Оппортьюнити», агентство пытается выжать из марсохода еще больше, хотя тот и без того отработал в 48 раз больше положенного. «Оппортьюнити» в настоящее время переживает свою седьмую марсианскую зиму, и каждая зима означает уменьшение солнечной радиации, которая поддерживает марсоход в рабочем состоянии. Марсианский год составляет 1,9 земных лет, поскольку Красная планета вращается дальше от Солнца, чем Земля.

Знaчeниe твeрдoсти пo Виккeрсу у мягкoй стaли сoстaвляeт oкoлo 9 ГПa, a у aлмaзa — 70—100 ГПa. Или «бриллиaнт», нo этo тoт жe aлмaз, тoлькo oгрaнeнный. Нeсмoтря нa свoю уникaльную привлeкaтeльнoсть, aлмaз — этo прoстo особая форма, или «аллотроп», углерода. Их можно произвести путем подачи высокого давления и температуры к графиту, чтобы заставить его структуру перестроиться в тетраэдрический алмаз, но это дорого и долго. При нагревании алмаза в воздухе свыше 800 градусов по Цельсию его химические свойства меняются, что влияет на его силу и позволяет реагировать с железом, делая его непригодным для обработки стали. Его гексагональная форма (w-BN) изначально заявлялась еще более твердой, но эти результаты были основаны на теоретическом моделировании, которое прогнозировало на 18% выше твердости, чем у алмаза. Соотношение между площадью испытуемой поверхности и приложенной силой производит значение твердости. Насколько твердый? Испытание на твердость по Виккерсу задействует пирамиду с квадратной основой с алмазным навершием, чтобы сделать выбоину. Чем меньше размер зерна, тем больше у него граней и тем тверже материал. Ограничения в использовании алмазов привели к растущему вниманию в разработке новых, химически стабильных, сверхпрочных материалов на замену. Недавние исследования искусственного алмаза показали, что его твердость по Виккерсу может подниматься до 200 ГПа. В семействе углерода есть несколько аллотропов, включая углеродные нанотрубки, алмаз и графит. Твердость алмаза делает его невероятным режущим материалом — и красивым — и обеспечивает ему высокий спрос тысячи лет. Проблема алмаза в том, что хотя он и является очень твердым, он также на удивление нестабилен. Именно это простое, но плотное расположение атомов делает алмаз одним из твердейших веществ на Земле. Ученым удалось изобрести несколько потенциальных конкурентов алмазу. Лучшие износостойкие покрытия позволят промышленным инструментам работать дольше от замены до замены частей и снизят зависимость от потенциально опасных для окружающей среды хладагентов. Современные ученые десятками лет искали более дешевые, более твердые и практичные альтернативы, и каждые несколько лет в новости просачивается новый «прочнейший в мире материал». Они намного меньше, чем крупные монокристаллы большинства природных алмазов, используемых для создания ювелирных изделий. Q-углерод также обладает необычными магнитными свойствами и светится под действием света. Другой способ заключается в эффективном выстраивании алмаза из атомов углерода, извлеченных из нагретых углеводородных газов, но типы материалов, которые можно использовать в качестве подложки, ограничены. В случае с минералами устойчивость к царапинам является мерой твердости по отношению к другим минералам. Но так ли легко обойти алмаз по всем этим параметрам? Искусственный алмаз
Искусственные алмазы производятся с 1950-х годов и часто заявляются тверже природных алмазов из-за другой кристаллической структуры. Нитрид бора
Синтетический материал нитрид бора, впервые созданный в 1957 году, похож на уголь тем, что имеет несколько аллотропов. И все же, его основным назначением было использование в качестве промежуточного шага в производстве крошечных искусственных алмазных частиц при комнатной температуре и давлении. Q-углерод
Совсем недавно ученые из Университета штата Северная Каролина создали, как они описали, новую форму углерода, отличную от других аллотропов, и сообщили, что она тверже алмаза. К сожалению, w-BN в природе редко встречается и его трудно произвести в достаточных количествах, чтобы провести эксперимент с надежными результатами. Эта новая форма была создана в процессе нагревания некристаллического углерода высокомощным быстрым лазерным импульсом до 3700 градусов с последующим быстрым охлаждением или «закалкой» его — отсюда Q, от «quenching» — с образованием алмазов микронных размеров. Эти наноалмазы слишком малы для ювелирного дела, но идеально выступают в качестве дешевого материала для покрытия режущих и полирующих инструментов. Название алмаза происходит от греческого слова «адамас», что означает «нерушимый» или «непобедимый», поэтому вы наверняка встречали и слово «адамант».

e. Нaскoлькo бoльшoй клoчoк? Учeныe, вeрoятнee всeгo, будут испoльзoвaть Субaру, чтoбы сузить пoиск дo нaибoлee пeрспeктивныx вoзмoжныx мeст, кoгдa Бaтыгин и Брaун пoдкинули идeй, гдe искать. до Солнца при приближении, до 600-1200 а. (Орбита девятой планеты, как предполагают, меняется от 200-300 а. Доказательства существования этой «Девятой планеты» в настоящий момент непрямые; компьютерные модели показали, что большой неоткрытый мир изменил орбиты множества объектов в поясе Койпера, кольца ледяных тел за пределами Нептуна. Также будет продолжаться охота за малыми телами. Если «Девятая планета» и правда существует, у астронавтов довольно приличный шанс ее обнаружить. В среду, 20 января, ученые объявили, что планета в 10 раз массивнее Земли может скрываться в дальней части внешней Солнечной системы, вращаясь в 600 раз дальше от Солнца, чем наша планета. По всей вероятности, сейчас девятая планета находится не так близко к Солнцу, говорит Браун, который принимал участие в открытии ряда отдаленных объектов Солнечной системы, включая карликовые планеты Эриду и Седну. Это соответствует 50 ночам наблюдений с использованием мощного инструмента вроде телескопа Субару на Гавайских островах, говорит Шеппард, имеющий большой опыт в поиске удаленных объектов в Солнечной системе. — В этом нет ничего сверхъестественного; такого рода вещи люди находят постоянно. е. — По сути, она достаточно яркая, чтобы мы уже могли ее разглядеть при ближайшем подходе к Солнцу». при удалении. Нам просто нужно пойти и захватить хороший клочок неба». Но если орбита или размер планеты не выходят за рамки экстремумов, Субару их найдет. «Она не настолько уж и тусклая, — говорит Майк Браун из Калифорнийского технологического института в Пасадене. 1 а. Охота началась
Шеппард и его коллеги уже просмотрели ряд возможных положений орбиты девятой планеты, используя Субару, в рамках многолетнего поиска других объектов, вроде 2012 VP113. Астроном Скотт Шеппард из Научного института Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия, вывел грубую оценку: между 2000 и 4000 квадратными градусами. Браун, похоже, еще больше уверен в этом. Прямые подтверждения существования девятой планеты должны последовать очень скоро. Браун и ведущий автор работы Константин Батыгин, тоже из Калтеха, написали работу, технично излагающую возможности существования предполагаемой планеты. 8,2-метровый телескоп Субару — это готовая к поискам обсерватория, поскольку девятую планету, как полагают, можно будет разглядеть в небе Северного полушария, говорят и Браун, и Шеппард. «Даже на максимальном удалении, при самых плохих оценках ее размеров, она будет 24-й или 25-й величины, — говорит Браун, имея в виду шкалу яркости, используемую астрономами, где чем выше число, тем тусклее объект. Шеппарад говорит, что оценивал шансы расположения крупной планеты за Нептуном в 50 на 50, последнее исследование Батыгина и Брауна привело к пересмотру шансов, теперь девятая планета существует уже на 75%. (Для сравнения: полная Луна, если смотреть с Земли, покрывает около 0,5 градуса неба).