Keďže sa ďalší rok blíži ku koncu, zdá sa, že je čas znova sa posadiť, zložiť ruky, zhlboka sa nadýchnuť a pozrieť sa na niektoré z názvov vedeckých článkov, ktorým sme sa možno predtým nemuseli venovať. Vedci neustále vytvárajú nový vývoj v rôznych oblastiach, ako je nanotechnológia, génová terapia alebo kvantová fyzika, a to vždy otvára nové obzory.
Názvy vedeckých článkov sa začínajú čoraz viac podobať titulom príbehov z časopisov science fiction. Vzhľadom na to, čo nás prinieslo v roku 2017, zostáva len tešiť sa na to, čo nás prinesie v roku 2018 …
Vedci vytvorili dočasné kryštály, na ktoré sa nevzťahujú zákony časovej symetrie
Podľa prvého zákona o termodynamike je nemožné vytvoriť stroj s trvalým pohybom, ktorý bude fungovať bez ďalšieho zdroja energie. Začiatkom tohto roka sa však fyzikom podarilo vytvoriť štruktúry nazývané časové kryštály, čo túto tézu určite spochybňuje.
Dočasné kryštály pôsobia ako prvé skutočné príklady nového stavu hmoty, nazývaného „nerovnováha“, v ktorej atómy majú premenlivú teplotu a nikdy nie sú navzájom v tepelnej rovnováhe. Dočasné kryštály majú atómovú štruktúru, ktorá sa opakuje nielen v priestore, ale aj v čase, čo im umožňuje udržiavať konštantné vibrácie bez prijímania energie. Deje sa to dokonca aj v stacionárnom stave, ktorý je najnižším energetickým stavom, keď je pohyb teoreticky nemožný, pretože vyžaduje náklady na energiu.
Takže porušujú časové kryštály zákony fyziky? Presne povedané, nie. Zákon úspory energie funguje iba v systémoch so symetriou v čase, z čoho vyplýva, že fyzikálne zákony sú všade a vždy rovnaké. Časové kryštály však porušujú zákony symetrie času a priestoru. A nielen ich. Aj magnety sa niekedy považujú za prírodné asymetrické objekty, pretože majú severný a južný pól.
Propagačné video:
Ďalším dôvodom, prečo časové kryštály neporušujú termodynamické zákony, je to, že nie sú úplne izolované. Niekedy musia byť „tlačení“- to znamená, aby dali vonkajší impulz, po prijatí, ktoré už začnú znova a znova meniť svoje stavy. Je možné, že tieto kryštály v budúcnosti nájdu široké uplatnenie v oblasti prenosu a ukladania informácií v kvantových systémoch. Môžu hrať rozhodujúcu úlohu v kvantovom výpočte.
"Živé" krídla vážky
Encyklopédia Merriam-Webster hovorí, že krídlo je pohyblivým príveskom peria alebo membrán, ktoré používajú na lietanie vtáky, hmyz a netopiere. Nemalo by to byť nažive, ale entomológovia na univerzite v Keele v Nemecku urobili niekoľko prekvapujúcich objavov, ktoré naznačujú inak - aspoň pre niektorých vážok.
Hmyz dýcha cez tracheálny systém. Vzduch vstupuje do tela cez otvory nazývané špirály. Potom prechádza zložitou sieťou priedušníc, ktoré prenášajú vzduch do všetkých buniek v tele. Samotné krídla sú však tvorené takmer úplne z mŕtvych tkanív, ktoré vysychajú a buď sú priesvitné alebo sú pokryté farebnými vzormi. Oblasti odumretého tkaniva prechádzajú žilami a sú to jediné komponenty krídla, ktoré sú súčasťou dýchacieho systému.
Keď sa však entomológ Rainer Guillermo Ferreira pozrel na krídlo samčej vážky Zenithoptera pomocou elektrónového mikroskopu, uvidel drobné vetviace tracheálne trubice. Bolo to prvýkrát, čo sa niečo podobné objavilo v krídle hmyzu. Bude potrebné veľa výskumu, aby sa zistilo, či je tento fyziologický znak jedinečný pre tento druh alebo či sa vyskytuje aj u iných vážok alebo dokonca u iného hmyzu. Je dokonca možné, že ide o jednu mutáciu. Veľké množstvo kyslíka môže vysvetliť jasné, komplexné modré vzory v krídlach vážky Zenithoptera, ktoré neobsahujú modrý pigment.
Staroveké kliešte s krvou dinosaura vo vnútri
Vo vnútri jantáru často nachádzame úžasné veci zachované, ale tento rok sme dostali super cenu. Vedci z Mjanmarska objavili jantárové kúsky staré 99 miliónov rokov, ktoré vo vnútri obsahovali parazity ako moderné kliešte. Jeden z nich sa zamotal do oblaku dinosaura, ďalšie dva boli nájdené v kuse dinosaurovho hniezda a štvrtý obsah bol vo vnútri naplnený krvou dinosaura.
To samozrejme prinútilo ľudí, aby premýšľali o scenári Jurský park a možnosti použitia krvi na okamžité obnovenie dinosaurov. Bohužiaľ sa tak nestane v blízkej budúcnosti, pretože z nájdených kúskov jantáru nie je možné extrahovať vzorky DNA. Diskusia o tom, ako dlho môže molekula DNA vydržať, ešte stále neskončila, ale aj podľa najoptimistickejších odhadov a za tých najoptimálnejších podmienok nie je ich životnosť dlhšia ako niekoľko miliónov rokov.
Aj keď kliešť s názvom Deinocrotondraculi („Hrozný Dracula“) nepomohol na obnovenie dinosaurov, stále je to veľmi neobvyklý nález, ktorý nám poskytol nové poznatky. Teraz vieme nielen to, že medzi pernatými dinosaurami sa našli starodávne kliešte, ale aj to, že nakazili dinosaura hniezda.
Modifikácia dospelých génov
Vrcholom génovej terapie je dnes „zoskupený pravidelne interspaced krátke palindromické opakovania“alebo CRISPR (zoskupený pravidelne interspaced krátke palindromické opakovanie). Rodina sekvencií DNA, ktoré v súčasnosti tvoria základ technológie CRISPR-Cas9, by mohla navždy teoreticky zmeniť ľudskú DNA.
V roku 2017 genetické inžinierstvo urobilo rozhodujúci krok vpred - potom, čo tím v Proteomickom výskumnom centre v Pekingu oznámil, že úspešne použil CRISPR-Cas9 na odstránenie mutácií spôsobujúcich ochorenie životaschopných ľudských embryí. Iný tím z inštitútu Francis Crick Institute v Londýne išiel opačnou cestou a túto technológiu použil po prvýkrát na zámerné vytvorenie mutácií v ľudských embryách. (Vypnuli najmä gén, ktorý podporuje vývoj embryí na blastocysty.)
Výskum ukázal, že technológia CRISPR-Cas9 funguje - a celkom úspešne. To však vyvolalo intenzívnu etickú diskusiu o tom, do akej miery je možné túto technológiu použiť. Teoreticky by to mohlo viesť k „návrhárskym deťom“, ktoré môžu mať intelektuálne, atletické a fyzické vlastnosti v súlade s charakteristikami určenými rodičmi.
Okrem etiky sa výskum uskutočnil ešte v novembri, keď sa CRISPR-Cas9 prvýkrát testoval na dospelej osobe. 44-ročný Brad Maddu z Kalifornie trpí Hunterovým syndrómom, nevyliečiteľnou chorobou, ktorá by ho mohla nakoniec viesť na invalidný vozík. Injektovali mu miliardy kópií korekčného génu. Bude trvať niekoľko mesiacov, kým zistíme, či bol postup úspešný.
Čo prišlo predtým - špongia alebo želé želé?
Nová vedecká správa, ktorá bola uverejnená tento rok, by mala raz a navždy ukončiť dlhodobú diskusiu o pôvode zvierat. Podľa štúdie sú špongie „sestrami“všetkých zvierat na svete. Dôvodom je skutočnosť, že špongie boli prvou skupinou, ktorá sa počas evolúcie oddeľovala od primitívneho spoločného predka všetkých zvierat. Stalo sa to asi pred 750 miliónmi rokov.
Predtým prebehla horúca debata, ktorá sa scvrkla na dvoch hlavných kandidátov: vyššie uvedené špongie a morský bezstavovce nazývaný ctenophores. Zatiaľ čo huby sú najjednoduchšie stvorenia, ktoré sedia na dne oceánu a živia sa prechodom a filtrovaním vody cez svoje telá, hrebeňové želé sú zložitejšie. Pripomínajú medúzy, dokážu sa pohybovať vo vode, môžu vytvárať obrazce svetla a majú jednoduchý nervový systém. Otázka, ktorá z nich bola prvá, znamená otázku, ako vyzeral náš spoločný predok. Toto je považované za najdôležitejší okamih sledovania histórie nášho vývoja.
Zatiaľ čo výsledky štúdie smelo prehlasujú, že sa problém vyriešil, len pred niekoľkými mesiacmi bola uverejnená ďalšia štúdia, v ktorej sa uvádza, že naše vývojové „sestry“boli ctenofóry. Preto je priskoro tvrdiť, že najnovšie výsledky možno považovať za dostatočne spoľahlivé na potlačenie akýchkoľvek pochybností.
Mývalové prešli starým testom inteligencie
V šiestom storočí pred naším letopočtom starý grécky spisovateľ Aesop napísal alebo zhromaždil mnoho bájok, ktoré sa dnes nazývajú „bajky Aesopov“. Medzi nimi bola aj bájka s názvom „Vrana a džbán“, ktorá opisuje, ako smädná vrana vrhla okruhliaky do džbánu, aby zvýšila hladinu vody a bola schopná piť.
O niekoľko tisíc rokov neskôr si vedci uvedomili, že táto bájka opisuje dobrý spôsob, ako otestovať inteligenciu zvierat. Experimenty ukázali, že experimentálne zvieratá pochopili príčinu a účinok. Vrany, podobne ako ich príbuzní, veže a sojky, potvrdili pravdu bájky. Opice tiež absolvovali tento test a tento rok boli do zoznamu pridané mývalové.
Počas testu založeného na Aesopovej bájke dostalo osem mývalov nádoby s vodou, na povrchu ktorých plávali marshmallows. Hladina vody bola príliš nízka na to, aby sa dosiahla. Dva z predmetov úspešne hodili kamene do nádoby, aby zvýšili hladinu vody a dostali to, čo chceli.
Iné testovacie subjekty našli vlastné kreatívne riešenia, ktoré vedci nikdy neočakávali. Jeden z mývalov namiesto toho, aby hádzal kamene do kontajnera, vyliezol na kontajner a začal sa hojdať zo strany na stranu, až kým sa neporazil. V ďalšom teste s použitím plávajúcich a potápajúcich sa gúľ namiesto kameňov odborníci dúfali, že mývalové použijú potápajúce sa gule a vyradia plávajúce. Namiesto toho niektoré zvieratá začali opakovane ponárať plávajúcu guľu do vody, kým stúpajúca vlna pritlačila marshmallow kúsky na stranu, čím sa uľahčilo ich opätovné získanie.
Fyzici vytvoria prvý topologický laser
Fyzici z Kalifornskej univerzity v San Diegu tvrdia, že vytvorili nový typ lasera - „topologický“, ktorého lúč môže mať akýkoľvek zložitý tvar bez rozptylu svetla. Prístroj pracuje na základe konceptu topologických izolátorov (materiálov, ktoré sú vo svojom objeme dielektrikami, ale vedú prúd po povrchu), ktoré získali Nobelovu cenu za fyziku v roku 2016.
Na zosilnenie svetla v laseroch sa zvyčajne používajú kruhové rezonátory. Sú účinnejšie ako rezonátory s ostrými rohmi. Tentoraz však výskumný tím vytvoril topologickú dutinu s použitím fotonického kryštálu ako zrkadla. Použili sa najmä dva fotonické kryštály s rôznymi topológiami, z ktorých jeden bol článok v tvare hviezdy v štvorcovej mriežke a druhý trojuholníková mriežka s valcovými vzduchovými otvormi. Člen tímu Boubacar Kante ich prirovnal k bagelu a praclíky: hoci sú to chlieb s otvormi, rozdielny počet otvorov ich odlišuje.
Keď sú kryštály na správnom mieste, lúč získa požadovaný tvar. Tento systém je riadený magnetickým poľom. Umožňuje vám zmeniť smer vyžarovania svetla, a tým vytvoriť svetelný tok. Priama praktická aplikácia tohto postupu je schopná zvýšiť rýchlosť optickej komunikácie. V budúcnosti sa to však považuje za krok vpred pri vytváraní optických počítačov.
Vedci objavili excitonium
Fyzici na celom svete sú veľmi nadšení objavom novej formy hmoty zvanej excitonium. Táto forma je kondenzátom kvasipartikúl, excitónov, ktoré sú viazaným stavom voľného elektrónu a elektrónovou dierou, ktorá sa vytvára v dôsledku skutočnosti, že molekula stratila elektrón. Navyše, Harvardský teoretický fyzik Bert Halperin predpovedal existenciu excitonia už v 60. rokoch a vedci sa odvtedy snažili dokázať, že je to správne (alebo nesprávne).
Rovnako ako mnoho veľkých vedeckých objavov, aj v tomto objave sa vyskytla veľká náhoda. Tím vedcov z University of Illinois, ktorý objavil excitonium, vlastne ovládal novú technológiu nazývanú spektroskopia straty energie elektrónovým lúčom (M-EELS) - vytvorenú špeciálne na identifikáciu excitonov. K objavu však došlo, keď vedci vykonali iba kalibračné testy. Jeden člen tímu vstúpil do miestnosti, zatiaľ čo všetci ostatní sa pozreli na obrazovky. Povedali, že zistili „ľahký plazmón“, predchodcu excitačnej kondenzácie.
Vedúci štúdie, profesor Peter Abbamont, porovnal tento objav s Higgsovým bozónom - nebude mať priame využitie v reálnom živote, ale ukazuje, že naše súčasné chápanie kvantovej mechaniky je na správnej ceste.
Vedci vytvorili nanoroboty, ktoré zabíjajú rakovinu
Vedci z University of Durham tvrdia, že vytvorili nanoroboty, ktoré sú schopné detegovať rakovinové bunky a usmrtiť ich za pouhých 60 sekúnd. V úspešnom univerzitnom pokuse trvalo drobných robotov jednu až tri minúty, aby prenikli vonkajšou membránou do rakovinovej bunky prostaty a okamžite ju zničili.
Nanoroboty sú 50 000-krát menšie ako priemer ľudských vlasov. Aktivujú sa svetlom a otáčajú sa rýchlosťou 2 až 3 miliónov otáčok za sekundu, aby mohli preniknúť bunkovou membránou. Keď dosiahnu svoj cieľ, môžu ho buď zničiť, alebo doň vstreknúť užitočné terapeutické činidlo.
Až doteraz boli nanoroboty testované iba na jednotlivých bunkách, ale povzbudivé výsledky viedli vedcov k tomu, aby prešli na experimenty s mikroorganizmami a malými rybami. Ďalším cieľom je prejsť k hlodavcom a potom k ľuďom.
Medzihviezdny asteroid môže byť mimozemskou kozmickou loďou
Je to len pár mesiacov, čo astronómovia šťastne oznámili objav prvého medzihviezdneho objektu, ktorý má preletieť cez slnečnú sústavu, asteroid nazývaný Oumuamua. Od tej doby pozorovali mnoho podivných vecí, ktoré sa dejú tomuto nebeskému telu. Niekedy sa správalo tak neobvykle, že vedci veria, že predmet sa môže ukázať ako mimozemská kozmická loď.
Po prvé, jeho forma je alarmujúca. Oumuamua má tvar cigary s pomerom dĺžky k priemeru desať ku jednej, ktorý sa nikdy nevidel v žiadnom z pozorovaných asteroidov. Vedci si spočiatku mysleli, že ide o kométu, ale potom si uvedomili, že to tak nie je, pretože za ňou objekt nezanechal chvost, keď sa priblížil k Slnku. Niektorí odborníci navyše tvrdia, že rýchlosť rotácie objektu mala zničiť akýkoľvek normálny asteroid. Človek má dojem, že bol špeciálne vytvorený pre medzihviezdne cestovanie.
Ale ak to bolo vytvorené umelo, tak čo by to mohlo byť? Niektorí hovoria, že ide o mimozemskú sondu, iní sa domnievajú, že to môže byť kozmická loď, ktorej motory zlyhali, a teraz sa vznáša vesmírom. V každom prípade sa účastníci programov, ako sú SETI a BreakthroughListen, domnievajú, že Oumuamua vyžaduje ďalšie skúmanie, takže na neho zameriavajú svoje ďalekohľady a počúvajú akékoľvek rádiové signály.
Aj keď hypotéza mimozemšťanov nebola nijakým spôsobom potvrdená, počiatočné pozorovania SETI nikam nevedeli. Mnohí vedci sú stále pesimistickí, pokiaľ ide o šance, že by objekt mohli tvoriť cudzinci, ale v každom prípade bude výskum pokračovať.
