Самые свежие научные открытия. Величайшие научные открытия

За 15 лет с начала нового тысячелетия люди и не заметили, что попали в иной мир: мы живем в другой Солнечной системе, умеем ремонтировать гены и управлять протезами силой мысли. Ничего этого в XX столетии не было

Генетика

Геном человека полностью секвенирован

Робот сортирует ДНК человека в чашках Петри для проекта The Human Genome

Проект «Человеческий геном» (The Human Genome Project ) начался в 1990 году, в 2000-м был выпущен рабочий черновик структуры генома, полный геном - в 2003 году. Однако и сегодня дополнительный анализ некоторых участков еще не закончен. В основном он был выполнен в университетах и исследовательских центрах США, Канады и Великобритании. Секвенирование генома имеет решающее значение для разработки лекарств и понимания того, как устроено человеческое тело.

Генная инженерия вышла на новый уровень

В последние годы был разработан революционный метод манипуляции ДНК при помощи так называемого CRISP -механизма. Эта методика позволяет избирательно редактировать определенные гены, что раньше было невозможно.

Математика

Доказана теорема Пуанкаре

В 2002 году российский математик Григорий Перельман доказал теорему Пуанкаре, одну из семи задач тысячелетия (важные математические проблемы, решение которых не найдено в течение десятков лет). Перельман показал, что исходная трехмерная поверхность (если в ней нет разрывов) обязательно будет эволюционировать в трехмерную сферу. За эту работу он получил престижную «медаль Филдса», аналог Нобелевской премии в математике.

Астрономия

Открыта карликовая планета Эрида

Впервые Эриду сфотографировали еще 21 октября 2003 года, но заметили на снимках только в начале 2005-го. Ее открытие стало последней каплей в спорах о судьбе Плутона (продолжать ли его считать планетой или нет), что изменило привычный образ Солнечной системы (см. стр. 142–143).

Обнаружена вода на Марсе

В 2005 году аппарат «Марс Экспресс» Европейского космического агентства обнаружил большие залежи водяного льда недалеко от поверхности - это очень важно для последующей колонизации Красной планеты.

Физика

Глобальное потепление - быстрее, чем ожидалось

В 2015 году ученые из Всемирного центра мониторинга ледников при Цюрихском университете (Швейцария) под руководством доктора Михаэля Цемпа, работая совместно с коллегами из 30 стран, установили, что темп таяния ледников на Земле к настоящему времени, по сравнению c усредненными показателями за XX век, вырос в два-три раза.

Обнаружена квантовая телепортация

Такая телепортация отличается от телепортации, о которой любят говорить фантасты, - при ней материя или энергия не передаются на расстояние. Эксперименты по передаче квантовых состояний на большие расстояния были удачно проведены за последние 15 лет не менее чем десятком научных групп. Квантовая телепортация очень важна для создания сверхзащищенных шифров и квантовых компьютеров.

Экспериментально подтверждено существование графена

Его двумерная (толщиной в один атом) кристаллическая решетка проявляет необычные электрофизические свойства. Впервые графен был получен Андреем Геймом и Константином Новоселовым в 2004 году (Нобелевская премия за 2010-й). Его планируется использовать в электронике (в сверхтонких и сверхбыстрых транзисторах), композитах, электродах и т. д. Кроме того, графен - второй по прочности материал на свете (на первом месте - карбин).

Доказано существование кварк-глюонной плазмы

В 2012 году эксперименты физиков, работающих с ускорителем RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории (США), попали в Книгу рекордов Гиннесса с формулировкой «за самую высокую температуру, полученную в лабораторных условиях». Сталкивая ионы золота на ускорителе, ученые добились возникновения кварк-глюонной плазмы с температурой 4 триллиона °С (в 250 тысяч раз горячее, чем в центре Солнца). Спустя примерно микросекунду после Большого взрыва Вселенная была наполнена как раз такой плазмой.

Найден бозон Хиггса

Существование этой элементарной частицы, отвечающей за массу всех прочих частиц, теоретически было предсказано Питером Хиггсом еще в 1960-х годах. А найдена она была во время экспериментов на Большом адронном коллайдере в 2012-м (за что Хиггс, совместно с Франсуа Энглером, получил Нобелевскую премию 2013 года).

Биология

Людей поделили на три энтеротипа

В 2011 году ученые из Германии, Франции и нескольких других исследовательских центров доказали, что по генетике населяющих нас бактерий люди делятся на три категории, или энтеротипа. Энтеротип человека проявляется в разной реакции на еду, лекарства и диеты, и потому стало ясно, что никаких универсальных рецептов в этих областях существовать не может.

Создана первая синтетическая бактериальная клетка

В 2010 году ученые из Института Крейга Вентера (был одним из лидеров гонки по расшифровке человеческого генома) создали первую полностью синтетическую хромосому с геномом. Когда ее встроили в бактериальную клетку, лишенную генетического материала, она начала функционировать и делиться по предписанным новым геномом законам. В перспективе синтетический геном позволит создавать вакцины против новых вирусных штаммов за часы, а не за недели, производить эффективное биотопливо, новые пищевые продукты и т. д.

Удачно записаны и перезаписаны воспоминания

Начиная с 2010 года несколько исследовательских групп (США, Франция, Германия) научились записывать в мозг мышей ложные воспоминания, стирать реальные, а также превращать приятные воспоминания в неприятные. До человеческого мозга дело пока не дошло, но осталось недолго.

Получены «этичные» (не из эмбрионов) плюрипотентные стволовые клетки

В 2012 году Синъя Яманака совместно с Джоном Гёрдоном стали лауреатами Нобелевской премии за открытие 2006 года - получение плюрипотентных стволовых клеток мыши путем эпигенетического перепрограммирования. За последующее десятилетие не менее десятка научных групп добились впечатляющих успехов в данной области, в том числе с человеческими клетками. Это предвещает скорые прорывы в терапии рака, регенеративной медицине, а также в клонировании человека (или его органов).

Палеонтология

Впервые обнаружены мягкие ткани динозавра

Мэри Швейцер руководила научной группой, которая описала коллаген, выделенный из бедренной кости Tyrannosaurus reх

Молекулярный палеонтолог Университета Северной Каролины Мэри Швейцер в 2005 году в окаменевшей конечности подростка-тираннозавра из Монтаны (возрастом 65 млн лет) обнаружила мягкие ткани. Ранее считалось, что любые белки разложатся максимум за несколько тысяч лет, поэтому никто их в окаменелостях и не искал. После этого мягкие ткани (коллаген) были обнаружены и в других древнейших образцах.

У людей обнаружены гены неандертальцев и «денисовского человека»

Участники международного симпозиума «Переход к верхнему палеолиту в Евразии: культурная динамика и развитие рода Homo » осматривают место раскопок в центральном зале Денисовой пещеры

Из работ двух научных групп стало ясно, что от 1 до 3% генома среднестатистического европейца или азиата восходит к неандертальцам. Но у каждого современного индивидуума присутствуют несхожие неандертальские аллели (различные формы одного и того же гена), поэтому общая сумма «неандертальских» генов куда выше, до 30%. «Наследники» неандертальцев (скрещивание происходило около 45 тысяч лет назад) - в основном европейцы; у азиатов в геноме присутствуют следы скрещивания с еще одним гоминидом - «денисовским человеком». Самые «чистые» Homo sapiens - уроженцы Африканского континента.

Медицина

По дыханию распознана ранняя стадия рака легких

Год назад группа израильских, американских и британских ученых разработала устройство, которое способно точно идентифицировать рак легких и определить, в какой стадии он находится. Основой устройства стал анализатор дыхания со встроенным наночипом NaNose , способный «вынюхать» раковую опухоль с 90-процентной точностью, даже когда раковый узелок практически незаметен. В скором времени стоит ожидать анализаторов, которые смогут по «запаху» определять и другие виды рака.

Разработано первое полностью автономное искусственное сердце

Специалисты американской компании Abiomed разработали первое в мире полностью автономное постоянное искусственное сердце для имплантаций (AbioCor ). Искусственное сердце предназначено для пациентов, у которых невозможно лечение собственного сердца или имплантация донорского.

Бионика

Созданы биомеханические устройства и протезы, контролируемые усилием мысли

Американец Зак Вотер испытал бионический ножной протез, поднявшись по лестнице на 103-й этаж небоскреба Уиллис-тауэр, расположенного в Чикаго

В 2013 году появились первые опытные образцы «умных» протезов с обратной связью (эмуляцией осязательных ощущений), которые позволяют человеку чувствовать то, что «ощущает» протез. В 2010-х годах созданы и отдельные от человека устройства, управляемые только через мысленный интерфейс (иногда с инвазивными контактами, но чаще это похоже на головной обруч с сухим электродом), - компьютерные игры и тренажеры, манипуляторы, транспорт и пр.

Электроника

Перейден петафлопсный барьер

В 2008 году новый суперкомпьютер в Лос-Аламосе (США) заработал со скоростью более квадриллиона (тысяча триллионов) операций в секунду. Следующий барьер, эксафлопсный (квинтиллион операций в секунду) будет достигнут в ближайшие годы. Системы с такой невероятной скоростью необходимы в первую очередь для высокопроизводительных вычислений - обработки данных научных экспериментов, климатического моделирования, финансовых операций и т. д.

Фото: Alamy, SPL, Newscom / Legion Media, SPL / Legion Media (X2), Photo courtesy of North Carolina State University, Reuters / Pix- Stream, Александр Кряжев / РИА Новости, Reuters / Pix-Stream, Michael Hoch, Maximilien Brice / © 2008 CERN, for the benefit of the CMS Collaboration, AP / East News

В первые два десятилетия 21-го века наука обогатилась целым рядом открытий, которые в перспективе могут значительно повлиять на качество жизни каждого человека. Чего стоит только получение стволовых клеток из кожи взрослого человека, дающее возможность выращивать нужные органы без использования эмбриональных клеток!

Фундаментальное открытие гравитационных волн дает человечеству надежду на путешествия между звездами, а из нового материала графен совсем скоро будут производить сверхъемкие аккумуляторы. Впрочем, обо всем по порядку: в нижеприведенном рейтинге мы постарались систематизировать важнейшие научные открытия 21 века по степени их значимости для человечества.

ТОП-10 самых значительных научных открытий XXI века

10. БИОНИКА. Сконструированы биопротезы, управляемые силой мысли

Еще недавно утраченные конечности людям заменяли пластиковые муляжи или даже крюки. В последние два десятилетия наука сделала огромный шаг в создании биопротезов, управляемых силой мысли и даже передающих ощущения от искусственных пальцев в мозг. В 2010 г. английская фирма «RSLSteeper» представила биопротез руки, с помощью которого человек способен открывать двери ключом, разбивать яйца на сковородку, снимать деньги в банкомате и даже держать пластиковый стаканчик.

Одноразовый стакан легко раздавить при чрезмерном усилии, но ученые добились того, что силу сжатия пальцев можно варьировать. Управляющие сигналы для этого снимаются с грудных мышц тела.

Другая компания «Bebionic» в 2016 г. изготовила для инвалида Найджела Экленда бионический протез руки, которым не только можно управлять силой мысли. Вдобавок к этому изделие оснащено датчиками чувствительности, подключенными к нервным окончания культи. Таким образом, достигается обратная связь, чтобы пациент мог чувствовать прикосновения и тепло. Пока биопротезы являются достаточно дорогими, однако благодаря развитию 3D-печати уже в ближайшее время прогнозируется их более широкая доступность.

9. БИОТЕХНОЛОГИИ. Создана первая в мире синтетическая бактериальная клетка

В 2010 г. группа ученых под руководством Крейга Вентера добилась прорыва в амбициозном проекте по созданию ни много, ни мало – новой жизни. Биологи взяли геном бактерии Mycoplasma genitalium и систематически, один за другим, удаляли из него гены, чтобы определить минимальный набор, необходимый для жизни. Оказалось, что он должен включать 382 гена, составляющих, как бы основу жизни. После этого ученые уже «с нуля» составили искусственный геном, который пересадили в клетку бактерии Mycoplasma capricolum, из которой предварительно были удалены собственные комплексы ДНК.

Искусственная клетка, которая даже получила собственное имя – Синтия, оказалась жизнеспособной и начала активно делиться.

Данный успех открывает перед биотехнологами широчайшие возможности по созданию гораздо более сложных организмов с заданными параметрами. Уже сейчас конструируются искусственные клетки, которые смогут производить вакцины и даже топливо для автомобилей, а в перспективе биологи надеются создать бактерию, которая бы поглощала углекислый газ. Такой микроорганизм мог бы помочь в ликвидации парникового эффекта на Земле, а также в терраформировании Марса и Венеры.

Так выглядит первая в мире размножившаяся искусственная клетка Синтия под электронным микроскопом

8. АСТРОФИЗИКА. Обнаружены планета Эрида и вода на Марсе

К крупнейшим открытиям 21 века можно отнести сразу две «космические» находки. В 2005 г. группа американских астрономов из обсерватории «Джемини», Йельского и Калифорнийского университетов было открыто небесное тело, движущееся за орбитой Плутона. Дальнейшие исследования показали, что малая планета, получившая название Эрида, по размерам лишь немного уступает Плутону. В 2006 г. это небесное тело сфотографировал орбитальный телескоп «Хаббл», обнаружив вращающийся вокруг него довольно крупный спутник, получивший название Дисномия. Предполагается, что по физическим характеристикам Эрида похожа на Плутон, а ее поверхность, скорее всего, покрыта ярко-белым льдом, поскольку альбедо (отражающая способность) планетоида уступает только спутнику Сатурна Энцеладу.

Вторым крупнейшим открытием 21 века в исследовании Солнечной системы является обнаружение воды на Марсе. Еще в 2002 г. орбитальный аппарат «Одиссей» обнаружил признаки наличия под поверхностью планеты водяного льда. В 2005 г. европейский аппарат «Марс-Экспресс» заснял кратеры с явственными следами водяных потоков, а окончательно развеял сомнения американский зонд «Феникс». В 2008 г. он сел в окрестностях Северного полюса и в одном из экспериментов – успешно выделил воду из марсианского грунта. Гарантированное наличие влаги на Красной планете снимает главное ограничение для ее колонизации. Америка планирует запустить пилотируемую миссию на Марс уже в 2030-х годах, идет разработка ядерного двигателя для этой цели и в России.

7. НЕЙРОЛОГИЯ. Впервые записаны и перезаписаны воспоминания в мозг

В 2014 г. исследователям из Массачусетского университета удалось внедрить в память подопытных мышей ложные воспоминания. Им в голову были вживлены оптоволоконные провода, присоединенные к участкам мозга, ответственным за формирование памяти. По ним ученые подавали лазерные сигналы, которые воздействовали на определенные участки нейронов. В результате удалось добиться как стирания некоторых воспоминаний мышей, так и формирования ложных. Например, грызуны забывали, что в определенном участке клетки у них когда-то были приятные встречи с самками и больше не стремились туда. В то же время, ученым удалось создать новые воспоминания о том, что «опасный» отсек клетки, на самом деле привлекателен и мыши старались оказаться именно там.

На первый взгляд, эти результаты выглядят детской игрой, да еще и с сомнительным этическим подтекстом. Между тем, нейрофизиологам удалось главное – найти участки мозга, отвечающие за память (гиппокамп и префронтальная кора) и создать, пусть пока примитивные, методы воздействия на них. Это дает широкие перспективы для совершенствования путей воздействия на мозг, а в будущем позволит лечить фобии и душевные расстройства. Не исключено, что уже в обозримом будущем удастся создать приборы для пакетной закачки данных в человеческий мозг для быстрого обучения наукам, требующим запоминания большого количества данных, например, можно будет в кратчайшие сроки овладеть иностранным языком.

6. ФИЗИКА. Обнаружен бозон Хиггса или «частица Бога»

В июле 2012 г. произошло открытие, ради которого были потрачены 6 млрд. долларов, вложенные в постройку Большого адронного коллайдера (CERN) близ Женевы. Ученые обнаружили т.н. «частицу Бога», существование которой было предсказано еще в 60-х годах британским физиком Питером Хиггсом. В честь него она и была названа. Благодаря экспериментальному доказательству существования бозона Хиггса фундаментальная физика получила последнее недостающее звено для построения пренормируемой квантовой теории поля. Данная теория является продолжением классической квантовой механики, однако качественно меняет взгляд на картину микромира и Вселенной в целом.

Практическое значение открытия бозона Хиггса заключается в том, что ученым открываются перспективы разработки антигравитации и разработки двигателей, которым не требуется энергия для работы.

Для этого нужно «всего ничего» - научиться убирать т.н. хиггсовское поле, которое связывает элементарные частицы, не давая им разлетаться. В этом случае масса объекта с нейтрализованным полем будет равна нулю, а значит - он перестанет принимать участие в гравитационном взаимодействии. Разумеется, такие открытия – вопрос весьма отдаленного будущего.

5. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. Создан сверхпрочный материал графен

Графен – это уникальный по прочности и многим другим свойствам материал, который был впервые получен русскими физиками (работающими в Британии) Константином Новоселовым и Андреем Геймом в 2004 г. Через 6 лет ученых наградили за это Нобелевской премией, а в наши дни графен активно исследуется и уже применяется в некоторых изделиях . Необычность материала заключается сразу в нескольких его особенностях. Во-первых – это второй по прочности (после карбина) из известных ныне материалов. Во-вторых, графен – великолепный проводник, с помощью которого можно достигать уникальные электронные эффекты. В-третьих, материал обладает высочайшими показателями теплопроводности, что опять же – позволяет использовать его в полупроводниковой электронике без опасений ее перегрева.

Особые надежды на графен возлагаются в плане его применения в сверхъемких аккумуляторах, которых так не хватает электромобилям.

В 2017 г. компания «Samsung» представила один из первых АКБ на основе графена с емкостью на 45% выше, чем у его литий-ионного аналога сопоставимой величины. Но самое главное – новый аккумулятор заряжается и отдает заряд в 5 раз быстрее обычного. Примечательно, что речь идет не о полностью графеновом, а о гибридном АКБ, где инновационный материал используется как вспомогательный. Если же, точнее – когда разработчики создадут полностью графеновую батарею, это станет настоящей революцией в энергетике. Главной проблемой в широком использовании графена является дороговизна его получения и недостатки в технологиях, которые пока не позволяют получить абсолютно однородный материал. Однако уже сейчас число заявок на патенты с использованием графена зашкалило за 50 тыс., поэтому нет сомнения, что уже в обозримом будущем необычный материал заметно повлияет на качество жизни людей.

4. БИОЛОГИЯ. Получены стволовые клетки не из эмбрионов, а из зрелых тканей

В 2012 г. нобелевская премия по физиологии и медицине была вручена английскому биологу Джону Гердону и его японскому коллеге Сине Яманаке. Они произвели настоящий фурор в среде биотехнологов, создав из обычных клеток – стволовые, т.е. способные составлять любые органы. Для этого ученые ввели в клетки соединительной ткани мыши всего 4 гена и в результате фибропласты превратились в незрелые стволовые клетки, обладающие всеми свойствами эмбриональных. Из подобного материала можно вырастить любой орган – от печени до сердца.

Таким образом, исследователи не только теоретически, но и практически доказали обратимость специализации клеток, что невозможно переоценить.

До недавних пор считалось, что стволовые клетки можно получить только из эмбрионов или пуповинной крови. Первое – сомнительно с этической точки зрения, а второе – вынуждало людей (в основном богатых) делать банк стволовых клеток сразу после рождения ребенка, чтобы в будущем он мог использовать его для лечения. Открытие физиологов сняло данные ограничения и теперь каждому человеку (как минимум, теоретически) доступно лечение стволовыми клетками и клонирование органов, содержащих «родную» ДНК организма.

3. АСТРОФИЗИКА. Доказано существование гравитационных волн

Открытие гравитационных волн считается величайшим научным достижением 2016 года, а возможно и всего второго десятилетия XXI века. В 2017 году их первооткрывателям - Райнеру Вайссу, Бэрри Бэришу и Кипу Торну была присуждена нобелевская премия по физике. С помощью двух интероферометрических обсерваторий LIGO и VIRGO, расположенных в США и Италии, ученым удалось зафиксировать гравитационные волны, образовавшиеся в результате слияния двух черных дыр на расстоянии в 1,3 млрд. световых лет от Солнца.

Тем самым исследователи экспериментально подтвердили достоверность Общей теории относительности Эйнштейна, предсказавшей наличие гравитационных волн еще в начале ХХ века (на уровне теории).

Впоследствии LIGO и VIRGO зафиксировали еще два гравитационных всплеска от столкновения нейтронных звезд. Выдающаяся ценность открытия заключается в подтверждении искривления пространства-времени под воздействием массивных объектов. Это означает, что тысячи раз описанные фантастами путешествия звездолетов сквозь «нуль-пространство» и «гиперпереходы» вполне возможны, хоть и являются перспективой далекого будущего. Вероятно, неслучайно, один из первооткрывателей гравитационных волн – Кип Торн, по итогам своих исследований выпустил книгу, «Интерстеллар. Наука за кадром», название которой перекликается со знаменитым фильмом.

Примерно так по Эйнштейну выглядит пространство-время в окрестностях Солнца, искривляющееся под воздействием массивной звезды. Теперь данная картина доказана экспериментально

2. ФИЗИКА. Проведены успешные опыты по дальней квантовой телепортации

Под квантовой телепортацией понимается не перемещение физических объектов, а передача информации о состоянии элементарной частицы или атома. Важнейшим моментом здесь является расстояние – вплоть до начала XXI века подобную связь удавалось обеспечить только на уровне микромира. Прорывным стал 2009 г., когда ученым из Мерилендского университета удалось передать квантовое состояние иона иттербия на 1 метр. Затем инициативу в данном направлении исследований прочно перехватили китайские ученые.

Сначала им удалось обеспечить квантовую связь на дистанции 120 км, а в 2017 г. – осуществить первую космическую квантовую телепортацию со спутника «Мо-Цзы» на три наземных лаборатории до которых было 1203 км.

Такой научно-технологический скачок позволит уже в ближайшем будущем создавать абсолютно защищенные линии связи, которые даже теоретически не смогут взломать хакеры. В условиях, когда финансовая, деловая и частная жизнь все больше перемещается в Интернет, линии на основе квантовой телепортации обещают стать настоящей панацеей в сфере информационной безопасности. Кроме того, на основе данного способа связи разрабатываются сверхбыстрые компьютеры, которые в перспективе заменят существующие.

1. КИБЕРНЕТИКА. Создан робот с биологическим мозгом

В 2008 г. ученые из Англии создали, пожалуй, первого в мире киборга – полуживого робота с мозгом на основе 300 тыс. крысиных нейронов. Их выделили из эмбриона грызуна, разделили с помощью специального фермента и разместили в питательном растворе на пластине размером 8 см. К полученному квазимозгу ученые присоединили 60 электродов, которые считывают сигналы с нейронов и передают их к электронной схеме. Они же служат для доставки в мозг сигналов. Первый робот с биологическим мозгом получил собственное имя – Гордон, был оснащен платформой для передвижения и ультразвуковым сенсором, сканирующим местность при езде. Сигналы от него идут в мозг, а возникающие там импульсы и обратная связь управляют движением.

Исследователям удалось добиться обучаемости Гордона, поскольку нейроны обладают памятью. Упершись в препятствие всего один раз, робот в 80% случаев уже не ездит по неудачному маршруту. При этом, как заявляют ученые, Гордон не управляется извне, а контролируется исключительно серым веществом, доставшимся от крысы. Таким образом, британцы сделали первый шаг по созданию полноценных киборгов на основе уже не десятков тысяч, а миллиардов нейронов, что, скорее всего, произойдет еще до конца текущего столетия.

Введение 2

Научные открытия 4

космонавтика 5

радиоэлектроника 8

кибернетика 9

медицина 12

ядерная энергетика 14

Заключение 20

Список использованной литературы 21

ВВЕДЕНИЕ

Последняя треть ХХ столетия ознаменовалась бурными событиями в жизни человеческого общества. Глубокие сдвиги в экономических, политических, общественных структурах периодически взрывают устоявшийся, казалось бы, порядок вещей, вызывают бурный, непредсказуемый ход событий. В основе этих движений - научно-технический прогресс, темпы которого все более ускоряются.

Произошла целая серия технологических и фундаментальных открытий в области электроники, радиофизики, оптоэлектроники и лазерной техники, современного материаловедения (“новые материалы”), химии и катализа, создание современных авиации и космонавтики, бурное развитие информационных технологий, поразительные результаты в области микро- и наноэлектроники породили производство наукоемких продуктов, в основе которых лежат наукоемкие технологии, за счет которых происходит экономическое развитие в последние годы. Поэтому научно-технический прогресс в последние десятилетия приобретает ряд новых черт. Новое качество рождается в сфере взаимодействия науки, техники и производства. Одно из проявлений этого - резкое сокращение срока реализации научных открытий: средний период освоения нововведений составил с 1885 по 1919г. 37 лет, с 1920 по 1944г. - 24 года, с 1945 по 1964г. - 14 лет, а для наиболее перспективных открытий (электроника, атомная энергетика, лазеры) - 3-4 года. Произошло, таким образом, сокращение этого периода до продолжительности строительства крупного современного предприятия. Это означает, что появилась фактическая конкуренция научного знания и технического совершенствование производства, стало экономически более выгодным развивать производство на базе новых научных идей, нежели на базе самой современной, но “сегодняшней” техники. В результате изменилось взаимодействие науки с производством: раньше техника и производство развивались в основном путем накопления эмпирического опыта, теперь они стали развиваться на основе науки - в виде наукоемких технологий. Это технологии, в которых способ производства конечного продукта включает в себя многочисленные вспомогательные производства, использующие новейшие технологии. В наукоемких отраслях высоки темпы научно-технического прогресса. Например, в ключевой области современного НТП - микроэлектронике - скорость накопления опыта характеризуется ежегодным удвоением сложности и объема выпуска интегральных схем при 30-процентном снижении издержек и цен. В этих условиях отставание чревато не только потерей позиций в данной отрасли, но и безнадежным отставанием отраслей, где широко применяется электроника - в таких наукоемких отраслях как лазеры, авиастроение, отдельные виды машиностроения и др. Эти технологии используют многочисленные достижения фундаментальных и прикладных наук. Скорость появления новых изобретений и совершенно новых направлений исследований, которые иногда становятся самостоятельными отраслями научного знания способствует увеличению скорости морального износа уже имеющейся техники и технологии. Следующее за этим обесценение постоянного капитала вызывает значительный рост издержек, падение конкурентоспособности. Поэтому у производителей высок интерес к научным знаниям, они заинтересованы в контактах с наукой.

Кроме того наукоемкие технологии не представляют собой изолированные,

обособленные потоки. В целом ряде случаев они связаны и обогащают друг друга. Но для их комплексного использования необходимы фундаментальные разработки, открывающие новые сферы применения новейших процессов, принципов, идей. Чрезвычайно важны также распространение одной и той же научно-технической идеи в другие отрасли, адаптация новых методов и продуктов для других сфер, формирование новых секторов рынка. Требуется вести активный научный поиск, который потребуется вести во многих направлениях, чтобы не пропустить какой-либо способ перспективного применения нововведения. Риск неточного выбора направления разработки чрезвычайно велик. За последние 15-20 лет развитые страны накопили значительный опыт организации инновационной деятельности. Возникли различные формы внедрения научных разработок в производство (ведь сами по себе технологии никому не нужны, если нет их практического использования: технологическая кооперация, межстрановый технологический трансферт, территориальные научно-промышленные комплексы.

НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ

Переход к массовому, непрерывно-поточному производству и комбинирование разнообразных технологических процессов были связаны с автоматизацией промышленного производства. В целом уклад техники с 1900 по 1917 гг. можно охарактеризовать как более высокий этап развития, чем в предыдущий век «пара, угля и железа». Выдающееся техническое завоевание начала XX века – создание управляемых летательных аппаратов легче воздуха (дирижаблей) и тяжелее воздуха (аэропланов).

В области физико-математических наук этого периода определились три основные направления: исследование строения веществ, изучение проблемы энергии и создание новой физической картины мира.

Благодаря открытию радиоактивности и созданию новой модели атома в новом свете предстало значение Периодического закона.

Велики были достижения микробиологии и медицины в выявлении возбудителей заразных болезней и разработки методов эффективной борьбы с ними.

Рассмотрим более подробно открытия в области науки и техники серебряного века.

В начале XX века продолжают развиваться все разделы математики. Русский математик Золотарёв Е.И. заложил основы современной алгебраической теории чисел. Развивались и углублялись классические отделы алгебры. Подробно исследовались возможности сведения решения уравнений высших степеней. Более широкое применение в механике и физике получают вопросы линейной алгебры.

В разработке теории вероятностей видное место принадлежит петербургской математической школе (П.Л. Чебышев, А.М. Ляпунов, А.А. Марков и др.).

Для математических наук этого периода характерна, с одной стороны, тенденция к обобщению проблем, а с другой – неразрывная их связь с важнейшими вопросами теоретической и практической механики, физики, астрономии.

В 1906 году Жуковский Н.Е. совместно с Чаплыгиным С.А. дал точное решение задачи о движении смазочного слоя, имевшее большое практическое значение. С 1903 г. вопросами регулирования машин также занимался Жуковский. Важнейшей задачей динамики в рассматриваемый период было создание теории гироскопических явлений.

Разработка вопросов аэродинамики связана с именами Жуковского и Чаплыгина. В 1910 году Жуковскому и Чаплыгину удалось решить задачу о силах, действующих на крыло бесконечного размаха. Метод, разработанный Чаплыгиным, позволил найти форму профилей крыльев самолетов. Исследования Жуковского о подъемной силе являются основой современной аэродинамики, а теорема о подъемной силе имеет фундаментальное значение для теории крыла.

Первые радиолампы в России были созданы в 1915 г. М.А. Бонч-Бруевичем, работавшим в то время на Тверской приемной радиостанции военного ведомства. Это было началом развития целой отрасли радиоэлектронной промышленности, где в радио- и телевизионных приемниках использовались радио- и электронные лампы.

Молекулярно-кинетическая теория броуновского движения была создана в 1905 г. А. Эйнштейном (1879 – 1955 гг.).

Построение теории броуновского движения и ее экспериментальное подтверждение французским физиком Ж. Перреном окончательно завершили победу молекулярно-кинетической теории.

Дмитрий Николаевич Зелинский (1861-1953 гг.) совместно с инженером А. Куматовым (1916 г.) создал противогаз. Также он является русским химиком – органиком, академиком. Зелинский – один из основоположников учения об органическом катализе. Он занимался вопросами химии нефти. Также он синтезировал ряд аминокислот и многих других органических веществ. Зелинский изучал процессы гидролиза белковых тел.

Русский химик, академик Курнаков разработал физико-химический анализ растворов и сплавов металлов. Для анализа состава сплавов он создал новые приборы и новые методы.

Наука вторглась в святая святых природы, срывала «последние» покровы с тайн.

Ковалевскому А.О. принадлежит фундаментальное открытие в области эмбриологии. Он установил, что в процессе эмбрионального развития всех многоклеточных животных наблюдаются общие черты, которые свидетельствуют о единстве их происхождения.

И.П. Павлов занимался изучением физиологии кровообращения, пищеварения и мозга. Создавая научные основы управления процессами физиологическо-психической жизни животных, Иван Петрович надеялся, что в будущем это даст разумную возможность каждому человеку и всему человечеству правильного и здорового поведения, понимания единства физиологических и психологических процессов.

И.П. Павлову и И.И. Мечникову в начале XX века были вручены Нобелевские премии.

Ведущую роль в развитии физиологии продолжало играть учение И.М. Сеченова (1829-1905 гг.). Он развил материалистическую трактовку явлений природы, сформулировал положение о зависимости всех функций организма от окружающей среды и распространил детерминизм (учение о зависимости каждого явления от материальных причин) на понимание высших функций нервной системы. Сеченов создал научную основу психологии и изучения нервной системы в духе эволюционной теории Дарвина.

А теперь об этих и других открытиях XX века подробнее.

1. КОСМОНАВТИКА

Наш замечательный соотечественник К. Э. Циолковский еще в начале ХХ века утверждал: «Планета есть колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели… Человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и пространством сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство». Сейчас мы являемся свидетелями того, как сбываются пророческие слова.

Двадцатый век навсегда войдет в историю человечества, как век освоения космического пространства. Еще в начале века русский ученый К. Э. Циолковский впервые теоретически обосновал возможность исследования космоса с помощью

ракет. Позже он написал: «Я буду рад, если моя работа побудит других к дальнейшему труду».

Важнейшим этапом, характеризующимся созданием основ теории межпланетных сообщений, явилась подготовленная К. Э. Циолковским к печати в начале 1903 г. первая часть работы «Исследование мировых пространств реактивными приборами». Вторую часть своего труда ученый смог опубликовать лишь в 1911-1912 гг. В этом фундаментальном труде

К. Э. Циолковский установил законы движения ракеты как тела переменной массы, определил коэффициент полезного действия ракеты, исследовал влияние силы сопротивления воздуха на ее движение. К. Э. Циолковский отметил преимущества ракетных двигателей при больших скоростях движения, дал схему межпланетной ракеты, указав при этом на выгодность применения жидкого топлива. Считая ракету единственным практически приемлемым способом осуществления полетов в космос,

К. Э. Циолковский развил идею устройства составной многоступенчатой ракеты. Своими работами К. Э. Циолковский во многом определил рациональные пути развития космонавтики и ракетостроения.

Важную роль в развитии отечественной ракетной техники сыграла и группа изучения реактивного движения. В ней объединились многие энтузиасты ракетного дела: Ф. А. Цандер, аэродинамик В. П. Ветичкин, талантливые инженеры С. П. Королев, М. К. Тихонравов и др. Работой группы руководил технический совет под председательством С. П. Королева.

Начало проникновения человека в космос было положено 4 октября 1957 года. В этот памятный день вышел на орбиту запущенный в СССР первый в истории человечества искусственный спутник Земли. Он весил 86,3 кг. Прорвавшись сквозь земную атмосферу, первая космическая ласточка вынесла в околоземное пространство научные приборы и радиопередатчики. Они передали на Землю первую научную информацию о космическом пространстве, окружающем Землю.

Полет первого спутника позволил получить ценнейшие сведения. Тщательно изучив постепенное изменение орбиты за счет торможения в атмосфере, ученые смогли рассчитать плотность атмосферы на всех высотах, где пролетел спутник, и по этим данным более точным предусмотреть изменение орбит последующих спутников.

Определение точной траектории искусственных спутников позволило провести ряд геофизических исследований, уточнить форму Земли, точнее изучить ее сплюснутость, что дает возможность составлять более точные географические карты.

Позже 3 ноября 1957 г был выведен второй, а затем и третий советский спутник на более вытянутую орбиту.

2 января 1959 г. умчалась в сторону Луны и вышла на околосолнечную орбиту советская космическая ракета «Луна-1». Она стала спут­ником Солнца. На Западе ее назвали лунни­ком. Запуском ее была прослежена вся толща околоземного космического пространства.

Сведения, полученные в этом полете, существенно дополнили наши сведения об одном из важнейших открытий первых лет космической эры - открытии околоземных поясов радиации. Кроме различных измерении, на про­тяжении 500 тыс. км полета велись наблюдения газового состава межпланетной среды, наблюдения

метеоритов, космических лучей и др.

Не менее изумительным был полет второй советской космической ракеты «Луна-2», запушенной 12 сентября 1959 г. Приборный контейнер этой ракеты 14 сентября в 00 часов 02 минуты 24 секунды коснулся поверхности Луны! Впервые за всю историю аппарат, созданный руками человека, достиг другого небесного тела и доставил на безжизненную планету памятник великому подвигу советского народа- вымпел с изображением Герба СССР. Луна-2 установила, что у Луны нет магнитного поля и поясов радиации в пределах точности приборов. Позже еще была запущена третья космическая ракета «Луна-3». Установленная в ней аппаратура сфотографировала и передала на Землю изображение не видимой нами обратной стороны Луны.

Этот блестящий научный эксперимент интересен не только беспримерным фактом получения первой фотографии, сделанной в космосе, и передачи ее на Землю, но и осуществлением чрезвычайно интересной и сложной орбиты.

Фотографирование обратной стороны Луны представляет собой первый активный шаг в практике «внеземной» астрономии. Впервые изучение другого небесного тела велось не наблюдением с Земли, а непосредственно из космического пространства вблизи этого тела.

Прочно овладев техникой запуска автоматических аппаратов, советские ученые приступили к созданию космического корабля для по­летов человека.

Десятки неразрешенных вопросов стояли перед наукой. Надо было создать во много раз более мощные ракеты-носители для выве­дения па орбиту космических кораблей, в несколько раз более тяжелых, чем самые тяжелые искусственные спутники, запущенные ранее. Нужно было сконструировать и построить летательные аппараты, не только пол­ностью обеспечивающие безопасность космо­навта на всех этапах полета, но и создающие необходимые условия для его жизни и работы. Необходимо было разработать целый комплекс специальной тренировки, который позволил бы организму будущих космонавтов заранее при­способиться к существованию в условиях пере­грузок и невесомости. Надо было разрешить счет, мною и других вопросов.

Несмотря на всю сложность этой грандиозной проблемы, советская наука и техника бле­стяще справились с ее решением.

После ряда пробных запусков, когда места в кабине спутника занимали различные живые существа - от грибков и бактерий до извест­ных всему миру Белки и Стрелки,- конструк­ция космического корабля со всеми его слож­ными системами выведения на орбиту, стабили­зации полета и обратного спуска на Землю была полностью отработана.

После многочисленных земных и космических экспериментов наступило 12 апреля 1961 года. В этот день Юрий Алексеевич Гагарин на космическом корабле «Восток» первым в истории человечества совершил космический полет вокруг нашей планеты - полет, о котором мечтало все человечество. Этот день вошел в историю человечества как начало новой эры – эры полетов человека в космос. Полет Ю. А. Гагарина показал практическую возможность полетов человека в космос

Он стал вторым эпохальным событием в освоении космоса. Полет показал принципиальную возможность безопасного пребывания и работы человека в космическом пространстве.

«Марс-1». Ее ор­бита была самой протяженной по сравнению с орбитами всех предыдущих полетов косми­ческих аппаратов. Вытянувшись по эллипсу от Земли, она коснулась орбиты Марса. Семь с половиной месяцев длился полет только до встречи с Марсом: 500 млн. км прошел за это время «Марс-1».На значительных расстояниях от Земли сократилось число регистрируемых микроме­теоров. Они, по-видимому, концентрируют­ся вблизи Земли, до 40 тыс. км от ее по­верхности.

2. РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Начало развития радиотелефонии положено А.С. Поповым. В 1898 г. им был сконструирован радиоприёмник, в котором радиосигналы принимались на телефон. Это открытие создало возможность широкого применения радио в военном деле.

Начал Попов с воспроизведения опытов Герца, он затем использовал более надежный и чувствительный способ регистрации электромагнитных волн.

В качестве детали, непосредственно “чувствующей” электромагнитные волны, А.С. Попов применил когерер (от лат. - “когеренция” - “сцепление”). Этот прибор представляет собой стеклянную трубку с двумя электродами. В трубке помещены мелкие металлические опилки. Действие прибора основано на влиянии электрических разрядов на металлические порошки. В обычных условиях когерер обладает большим сопротивлением, так как опилки имеют плохой контакт друг с другом. Пришедшая электромагнитная волна создает в когерере переменный ток высокой частоты. Между опилками проскакивают мельчайшие искорки, которые спекают опилки. В результате сопротивление когерера резко падает (в опытах А.С. Попова со 100000 до 1000 - 500 Ом, то есть в 100-200 раз). Снова вернуть прибору большое сопротивление можно, если встряхнуть его. Чтобы обеспечить автоматичность приема, необходимо для осуществления беспроволочной связи, А.С. Попов использовал звонковое устройство для встряхивания когерера после приема сигнала.

Срабатывало реле, включался звонок, а когерер получал “легкую встряску”, сцепление между металлическими опилками ослабевало, и они были готовы принять следующий сигнал.

Чтобы повысить чувствительность аппарата, А.С. Попов один из выводов когерера заземлил, а другой присоединил к высоко поднятому куску проволоки, создав первую приемную антенну для беспроволочной связи. Заземление превращает проводящую поверхность земли в часть открытого колебательного контура, что увеличивает дальность приема.

Хотя современные радиоприемники очень мало напоминают приемник

А.С. Попова, основные принципы их действия те же, что и в его приборе. Современный приемник также имеет антенну, в которой приходящая волна вызывает очень слабые электромагнитные колебания. Как и в приемнике А. С. Попова, энергия этих колебаний не используется непосредственно для приема. Слабые сигналы лишь управляют источниками энергии, питающими последующие цепи. Сейчас такое управление осуществляется с помощью полупроводниковых приборов.

7мая 1895г. на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге А. С.Попов продемонстрировал действие своего прибора, явившегося, по сути дела, первым в мире радиоприемником. День 7 мая стал днем рождения радио. Ныне он ежегодно отмечается в нашей стране.

А. С. Попов продолжал настойчиво совершенствовать приемную аппаратуру. Он ставил своей непосредственной задачей построить прибор для передачи сигналов на большие расстояния.

Вначале радиосвязь была установлена на расстоянии 250 м. Неустанно работая над своим изобретением, Попов вскоре добился дальности связи более 600 м. Затем на маневрах Черноморского флота в 1899г. ученый установил радиосвязь на расстоянии свыше 20км, а в 1901г. дальность радиосвязи была уже 150км. Важную роль в этом сыграла новая конструкция передатчика. Искровой промежуток был размещен в колебательном контуре, индуктивно связанном с передающей антенной и настроенном с ней в резонанс.. Существенно изменились и способы регистрации сигнала. Параллельно звонку был включен телеграфный аппарат, позволивший вести автоматическую запись сигналов. В 1899г. была обнаружена возможность приема сигналов с помощью телефона. В начале 1900г. радиосвязь была успешно использована во время спасательных работ в Финляндском заливе. При участии А. С. Попова началось внедрение радиосвязи на флоте и в армии России.

Продолжая опыты и совершенствуя приборы, А. С. Попов медленно, но уверенно увеличивал дальность действия радиосвязи. Через 5 лет после постройки первого приемника начала действовать регулярная линия беспроволочной связи на расстоянии 40 км. благодаря радиограмме, переданной по этой линии зимой 1900г. , ледокол “Ермак” снял со льдины

рыбаков, которых шторм унес в море. Радио, начавшее свою практическую историю спасением людей, стало новым прогрессивным видом связи XX в.

За границей усовершенствование подобных приборов проводилось фирмой, организованной итальянским инженером Г. Маркони. Опыты, поставленные в широком масштабе, позволили осуществить радиотелеграфную передачу через Атлантический океан.

Первая в мире практическая линия радиосвязи была установлена также А.С. Поповым в начале 1900 г. между островом Гогланд и портом Котка на расстоянии около 46 км.

В 1908 г. русские ученные М.В. Шулейкин, А.А. Петров, М.Н. Циклинский, В.П. Вологдин, И.Г. Фрейман и др. создали в Петербурге Радиотелеграфное депо морского ведомства, вокруг которого группировались научные работники и инженеры, которое в дальнейшем послужило основой для создания и развития радиопромышленности в России.

3. КИБЕРНЕТИКА

Развитие кибернетики как науки было подготовлено многочисленными работами ученых в области математики, механики, автоматического управления, вычислительной техники, физиологии высшей нервной деятельности.

Основы теории автоматического регулирования и теории устойчивости систем регулирования содержались в трудах выдающегося русского математика и механика Ивана Алексеевича Вышнеградского (1831-1895 гг.), обобщившего опыт эксплуатации и разработавшего теорию и методы расчета автоматических регуляторов паровых машин.

Общие задачи устойчивости движения, являющиеся фундаментом современ-

ной теории автоматического управления, были решены одним из крупнейших математиков своего времени Александром Михайловичем Ляпуновым (1857-1918 гг.), многочисленные труды которого сыграли огромную роль в разработке теоретических вопросов технической кибернетики.

Работы по теории колебаний, выполненные коллективом ученых под руководством известного советского физика и математика Александра Александровича Андронова (1901-1952 гг.), послужили основой для решения впоследствии ряда нелинейных задач теории автоматического регулирования. А. А. Андронов ввел в теорию автоматического управления понятия и методы фазового пространства, сыгравшие важную роль в решении задач оптимального управления.

Исследование процессов управления в живых организмах связывается прежде всего с именами великих русских физиологов - Ивана Михайловича Сеченова (1829-1905 гг.) и Ивана Петровича Павлова (1849-1936 гг.). И. М. Сеченов еще во второй половине прошлого столетия заложил основы рефлекторной теории и выска­зал весьма смелое для своего времени положение, что мысль о машинности мозга - клад для физиолога, коренным образом проти­воречащее господствовавшей тогда доктрине о духовном начале человеческого мышления и психики.

Блестящие работы И. П. Павлова обогатили физиологию выс­шей нервной деятельности учением об условных рефлексах и фор­мулировкой принципа обратной афферентации, являющегося ана­логом принципа обратной связи в теории автоматического регули­рования. Труды И. П. Павлова стали основой и отправным пунк­том для ряда исследований в области кибернетики, и биологиче­ской кибернетики в частности.

Материальной базой реализации управления с использованием методов кибернетики является электронная вычислительная тех­ника. При этом «кибернетическая эра» вычислительной техники характеризуется появлением машин с «внутренним программиро­ванием» и «памятью», т. е. таких машин, которые в отличие от ло­гарифмической линейки, арифмометров и простых клавишных машин могут работать автономно, без участия человека, после того как человек разработал и ввел в их память программу решения сколь угодно сложной задачи. Это позволяет машине реализовать скорости вычислений, определяемые их организацией, элементами и схемами, не ожидая подсказки «что дальше делать» со стороны человека-оператора, не способного выполнять отдельные функции чаще одного-двух раз в секунду. Именно это и позволило достичь в настоящее время быстродействия ЭВМ, характеризующегося сотнями тысяч, миллионами, а в уникальных образцах - сотням миллионов арифметических операций в секунду.

К наиболее ранним и близким прообразам современных цифровых ЭВМ относится «аналитическая машина» английского математика Чарльза Беббиджа (1792-1871 гг.). В первой половине XIX века он разработал проект машины для автоматического решения задач, в котором гениально предвосхитил идею современны кибернетических машин. Машина Беббиджа содержала арифметическое устройство («мельницу») и память для хранения чисел («склад»), т. е. основные элементы современных ЭВМ.

Большой вклад в развитие кибернетики и вычислительной техники сделан английским математиком Аланом Тьюрингом (1912-1954 гг.). Выдающийся специалист по теории вероятностей и математической логике, Тьюринг известен как создатель теории универсальных автоматов и абстрактной схемы автомата, принципиально пригодного для реализации любого алгоритма. Этот автомат с бесконечной памятью получил широкую известность как «машина Тьюринга» (1936 г.). После второй мировой войны Тьюринг разработал первую английскую ЭВМ, занимался вопросами программирования и обучения машин, а в последние годы жизни - математическими вопросами биологии.

Исключительное значение для развития кибернетики имели работы американского ученого (венгра по национальности) Джона фон Неймана (1903-1957 гг.) - одного из самых выдающихся и разносторонних ученых нашего века. Он внес фундаментальный вклад в область теории множеств, функционального анализа, квантовой механики, статистической физики, математической логики теории автоматов, вычислительной техники. Благодаря ему получили развитие новые идеи в области этих научных направлений. Д. фон Нейман в середине 40-х годов разработал первую цифровую ЭВМ в США. Он - создатель новой математической науки - теории игр, непосредственно связанной с теоретической кибернетикой. Им разработаны пути построения сколь угодно надежных систем из ненадежных элементов и доказана теорема о способности достаточно сложных автоматов к самовоспроизведению и к синтезу более сложных автоматов.

Важнейшие для кибернетики проблемы измерения количества информации разработаны американским инженером и математиком Клодом Шенноном, опубликовавшим в 1948 г. классический труд «Теория передачи электрических сигналов при наличии помех» в котором заложены основные идеи существенного раздела кибернетики - теории информации.

Ряд идей, нашедших отражение в кибернетике, связан с именем советского математика академика А. Н. Колмогорова. Первые в мире работы в области линейного программирования (1939 г.) принадлежат академику Л. В. Канторовичу.

Необходимо отметить и труды А. А. Богданова (1873-1928 гг.) в этой области. Всем известна острая критика, которой В. И. Ленин подверг А. А. Богданова за его путаные философские построения. Но Богданов был также автором ряда работ по политической эко­номии и большой монографии «Всеобщая организационная наука (тектология)». Эта работа, опубликованная впервые в 1912-1913 гг., а затем изданная в виде трехтомника в 1925-1929 гг., содержит ряд оригинальных идей, предвосхищающих многие положения сов­ременной кибернетики.

Появление в 1948 г. работы Н. Винера было представлено на Западе некоторыми журналистами как сенсация. О кибернетике, вопреки мнению самого Винера, писали как о новой универсальной науке, якобы способной заменить философию, объясняющую про­цессы развития в природе и обществе. Все это наряду с недостаточ­ной осведомленностью отечественных философов с первоисточни­ками из области теории кибернетики привело к необоснованному отрицанию ее в нашей стране как самостоятельной науки.

Однако уже в середине 50-х годов положение изменилось. В 1958 г. в русском переводе выходит первая книга Н. Винера, а в 1959 г.- книга «Введение в кибернетику» английского биолога У. Р. Эшби, написанная им в 1958 г. Эта, а также другие работы Эшби, в частности его монография «Конструкция мозга» (1952 г.) принесли ученому широкое признание в области кибернетики, и биологической кибернетики в частности.

Интенсивное развитие кибернетики в нашей стране связано с деятельностью таких крупных ученых, как академик А. И. Берг (1893-1979 гг.) - выдающийся ученый, организатор и бессмен­ный руководитель Научного совета по кибернетике АН СССР; академик В. М. Глушков (1923-1982 гг.) - математик и автор ряда работ по кибернетике, теории конечных автоматов, теорети­ческим и практическим проблемам автоматизированных систем управления; академик В. А. Котельников, разработавший ряд важ­нейших проблем теории информации; академик С. А. Лебедев (1902-1974 гг.), под руководством которого был создан ряд быстро­действующих ЭВМ; член-корреспондент АН СССР А. А. Ляпу­нов (1911-1973 гг.)-талантливый математик, сделавший очень много для распространения идей кибернетики в нашей стране; академик А. А. Харкевич (1904-1965 гг.) - выдающийся ученый в области теории информации, и многих других. Большой вклад в развитие экономической кибернетики внесли академики Н. П. Федоренко и А. Г. Аганбегян. Первые работы по сельскохозяйствен­ной кибернетике выполнены М. Е. Браславцем, Р. Г. Кравченко, И. Г. Поповым. Поэтому не случайно, что признавая конкретные достижения отдельных русских и советских ученых в области ки­бернетики, некоторые зарубежные исследователи по праву назы­вают второй родиной этой науки Советский Союз.

4. МЕДИЦИНА

Уже давно прошло время, когда врач был вынужден лишь по внешним признакам разгадывать болезнь, надеясь только на свои органы чувств. К этому наука прибавила теперь многое.

При помощи удивительных приборов и аппаратов, различными методами химического и физического анализа врач может проникнуть не только в тайны деятельности того или иного органа и системы в здоровом и больном организме, но и разгадать, как живет и действует клетка, какие процессы совершаются в ней на молекулярном уровне. Благодаря новым лекарственным средствам он может настигнуть микроба в любой часу организма, уничтожить самую мельчайшую форму жизни – вирус. Врач может регулировать обмен веществ в организме, повышать сопротивляемость своего пациента в борьбе с болезнями и даже существенно влиять на функции мозга.

Благодаря тому, что современная медицина опирается в своем развитии на другие отрасли естествознания и, в частности, на биологию, физиологию, биохимию, генетику, физику, электронику и инженерное дело, она с каждым годом делается все могущественнее и постепенно обретает полную власть над человеческим организмом.

В этом содружестве медицины с другими отраслями знания и состоит важнейшая сторона современного этапа ее развития. Медицинская наука так разрослась, она настолько раздвинула свои возможности, что теперь ни одна отрасль промышленности, сельского хозяйства, строительства, транспорта, связи, космических исследований, воспитания детей и многое другое не может обходиться без ее советов и непосредственного участия.

У хирургии сердца своя большая история, в которую вплетены имена выдающихся врачей разных стран - Норвегии, ГДР, ФРГ, СССР, Англии, Италии, Франции, Швеции, Дании и других.

Хирургия сердца обязана многими своими успехами советским ученым. На -

зовем имена академика А. Н. Бакулева, профессоров А. А. Вишневского, П. А. Куприянова, Б. В. Петровского, Е. Н. Мещалкина, достигших значительных успехов в этой области.

А. Н. Бакулев еще в 1948 году, когда операции на сердце только начинались, впервые в СССР произвел хирургическое вмешательство при врожденном пороке сердца, а потом и при пороке клапанов сердца. Он внедрил в широкую практику операции на сердце и явился создателем Института по хирургии сердца и сосудов - одного из крупнейших учреждений подобного типа в мире.

А. А. Вишневский сумел настолько разработать технику местного обезболивания, что провел, используя этот метод, операцию на сердце. Еще в 1957 году он впервые в СССР сделал операцию с помощью аппарата "искусственное сердце и легкие", созданного советскими инженерами. Им и его учеником Донецким разработан метод соединения сосудов при операции на сердце с помощью специальных колец с кривыми шипами, что дает возможность быстро сшивать сосуды без игл и нитей.

Хирургу Е. Н. Мешалкину впервые удалось произвести разработанную по предложению академика А. Н. Бакулева в Институте хирургии доктором Н. К. Галанкиным операцию соединения верхней полой вены с легочной артерией, что применяется при тяжелом врожденном пороке сердца у детей, так называемой "синей" болезни. Хотя эта операция не устраняет полностью порока, но улучшает кровообращение, дает возможность крови обогащаться кислородом в легких (что затруднено при этом заболевании) и тем значительно облегчает состояние ребенка, который начинает более или менее нормально развиваться.

Б. В. Петровский прославился на весь мир операциями по поводу аневризмы сердца. Аневризма представляет собой мешкообразное выпячивание (или расширение) стенки артерии или сердца, возникающее в одних случаях из-за повреждения, в других - при размягчении участка стенки сосуда или сердца. У больного, которого оперировал Б. В. Петровский, в прошлом был инфаркт миокарда. На месте бывшего инфаркта стенка сердца с течением времени стала податливой и под давлением крови в конце концов выпятилась. Такая аневризма может в любое время разорваться, что неминуемо приводит к мгновенной смерти. Вот почему эти мешки, заполненные кровью, следует по возможности оперировать. На сердце такого еще не делал никто. Петровский вырезал мешетчатое расширение и зашил это место с помощью аппарата.

П. А. Куприянов был одним из первых, кто вскоре после окончания второй мировой войны стал заниматься хирургией сердца. Он впервые применил охлаждение организма при операциях на сердце.

Из англичан следует упомянуть Суттара, который много лет назад, в 1925 году, сделал попытку оперировать клапан сердца. Профессора Дрю, У. Клилапд, Д. Мелроуз - ведущие в этой стране специалисты в хирургии сердца. В ФРГ- большие специалисты профессора Ценкер в Мюнхене и Е. Дерра в Дюссельдорфе, в ГДР - профессор М. Гербст.

Во всем мире широко известны имена выдающихся сердечных хирургов итальянцев П. Вальдони и А. Доглиотти, французов Д"Аллена и Ч. Дюбоста, шведов Е. Краффорда и В. Бьёрка, датчанина Е. Хусфельда и многих других. Все они внесли неоценимый вклад в развитие науки - хирургии сердца, и все они - русские, французы, англичане, итальянцы, шведы, датчане, немцы и другие - все они герои медицины.

Но все эти хирурги знают, как они далеки, несмотря на достигнутые результаты, от окончательного разрешения проблемы хирургии сердца и как много еще предстоит поработать, чтобы излечивать любые болезни сердца или заменять его. Но они - оптимисты, они верят в конечный успех. Они учат своих помощников, растят новых специалистов, которые понесут вперед знамя науки и разовьют успех учителей.

В середине XX века шведскими учеными был изобретен электрический стимулятор сердца, который мог поддерживать жизнь умирающему сердцу.

В этом маленьком аппарате было расположено в ряд несколько батарей с долгим сроком службы. Такой набор батарей обеспечивает работу по меньшей мере в течение трех лет. А что потом, по истечении этих трех лет? Это не трудная проблема, так как аппарат пришивается под кожей и необходимо лишь небольшое вмешательство, чтобы извлечь стимулятор из его ложа и заменить новым, который будет работать столько же, а возможно и дольше, так как за это время электротехника, несомненно, сделает успехи.

Первая операция по внедрению электростимулятора под кожу больного была проведена в декабре 1961 года.

5.ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

В истории человечества не было научного события, более выдающегося по своим последствиям, чем открытие деления ядер урана и овладения ядерной энергией. Человек получил в свое распоряжение огромную, ни с чем не сравнимую силу, новый могучий источник энергии, заложенный в ядрах атомов.

История атомного века началась, конечно, раньше августа 1945 г. когда весть о трагедии Хиросимы потрясла мир. В развитие ядерной физики, овладение тайнами ядерной энергии внесли свой вклад такие учёные, как Альберт Эйнштейн, Нильс Бор, Макс Планк, Эрнест Резерфорд и другие, заложившие прочный фундамент науки об атомах. Целая плеяда выдающихся ученых из разных стран мира создала стройное учение об атоме. Если расположить в хронологическом порядке все важнейшие открытия и работы, приведшие к расщеплению ядра атома, то история овладения ядерной энергией будет выглядеть следующим образом.

В 1896 г. А. Беккерель открыл, что урановая руда испускает невидимые лучи, обладающие большой проникающей способностью. Позднее это явление было названо радиоактивностью.

В 1898 г. М. Склодовская и П. Кюри выделили несколько сотых грамм нового вещества - элемента, который излучал - частицы. Они назвали его полонием. В декабре этого же года они открыли новый элемент - радий

В 1911 г. Э. Резерфорд предложил планетарную модель атома. Он доказал, что почти вся масса атома сосредоточена в его ядре.

В 1913 г. Н. Бор создал модель атома водорода и теорию строения атома. С

этого времени началось быстрое развитие квантовой теории фактическое рождение атомной физики.

В 1932 г. Дж. Чедвик обнаружил не имеющую электрического заряда нейтральную ядерную частицу - нейтрон, сыгравший впоследствии роль ключа к большой ядерной энергетике.

В 1932 г. Д. Д. Иваненко предложил гипотезу строения атомного ядра из протонов и нейтронов.

В 1933 г. И. и Ф. Жолио - Кюри открыли новый вид радиоактивности искусственную радиоактивность. Это сыграло исключительную роль в издании новых радиоактивных элементов.

В 1934 г. Э. Ферми обнаружил, что при бомбардировке урана нейтронами образуются радиоактивные элементы. Итальянские исследователи приняли их за элементы более тяжелые, чем уран, и назвали трансура­новыми.

В 1934 г. С. И. Вавилов и П. А. Черенков открыли одно из фундамен­тальных физических явлений - свечение жидкости при движении в ней электронов со скоростью, превышающей фазовую.

В 1935 г. И. В. Курчатов с группой сотрудников открыли явление ядерной изомерии искусственных радиоактивных атомных ядер и разра­ботали теорию этого явления.

В 1936 г. Я. И. Френкель предложил капельную модель ядра и ввел термодинамические понятия в ядерную физику, выдвинул первую теорию ядерного деления.

В 1938 г. О. Ган и Ф. Штрассман, повторяя опыты Ферми, обнаружи­ли, что в облученном нейтронами уране появляются элементы, стоящие в середине периодической системы элементов Менделеева и что при попа­дании нейтрона в ядро урана ядро разваливается - делится па два мень­ших ядра.

В 1939 г. Ю. Б. Харитон и Я. Б. Зельдович теоретически показали возможность осуществления цепной реакции деления ядер урана-235. Ока­залось, что энергия, выделяющаяся при расщеплении 1 кг урана, равна той, которая получается при сжигании 2 500 000 кг самого лучшего камен­ного угля.

В 1940 г. Г. Н. Флеров и К. А. Петржак открыли спонтанное деление ядер урана, т. е. доказали, что ядра урана могут самопроизвольно распа­даться.

В 1940 г. Ю. Б. Харитон и Я. Б. Зельдович предложили расчет цепной реакции деления ядер урана, установив, таким образом, принципиальную возможность ее осуществления. В статье «Кинетика цепного распада ура­на» (Экспериментальная и теоретическая физика, 1940, т. 10) они писали: «. . . смешивая уран с веществами, обладающими малым сечением захвата (например с тяжелой водой), либо обогащая уран изотопом U, которому приписывается распад под действием медленных нейтронов, окажется возможным создание условий цепного распада урана посредством раз­ветвляющихся цепей, при котором сколь угодно слабое облучение нейт­ронами приведет к мощному развитию ядерной реакции. . . ». И далее «. . . мо­лярная теплота ядерной реакции деления урана в 5-Ю 7 раз превышает теплотворную способность угля. . . ». Проблемы ядерной физики давно за­нимали умы советских ученых. Еще в 1920 г. в стране была создана так называемая Атомная комиссия. В 1932 г. в Ленинградском физико-техни­ческом институте была образована специальная группа по ядру. Руково­дителем группы стал А. Ф. Иоффе, его заместителем - И. В. Курчатов.

В сентябре 1937 г. в Москве состоялась Вторая всесоюзная конфе­ренция по атомному ядру, затем последовали совещания в 1938, 1939 и в 1940 гг. Непременным организатором и участником этих совещаний был И. В. Курчатов. На совещании по атомному ядру в ноябре 1940 г. Курча­тов обсуждал конкретные пути осуществления цепной ядерной реакции, опираясь, в частности, на теоретические расчеты Ю. Б. Харитона и Я. Б. Зельдовича. Речь шла о создании уранового котла.

Начиная с 1935 г. советские ученые смогли приступить к научно-исследовательской работе в области ядерной физики на крупных физиче­ских установках. Так, в 1935 г. в Ленинграде был пущен в эксплуатацию первый на европейском континенте электромагнитный резонансный уско­ритель заряженных частиц - циклотрон на энергию 6 млн. электрон-вольт. В электромагнитных полях циклотрона искусственно увеличивается ско­рость движения частиц (электронов, протонов и др.) и соответственно возрастает их кинетическая энергия. Различают циклические ускорители, в которых частицы движутся по траектории, близкой к окружности - циклотроны, синхротроны, фазотроны, и линейные ускорители, в которых движение частиц осуществляется по траекториям, близким к прямой ли­нии. Затем по инициативе И. В. Курчатова началось проектирование, а потом и сооружение более крупного циклотрона на 12 МэВ. Но закон­чить его не удалось, введен в действие он был уже после Великой Оте­чественной войны.

Перечень научных открытий в области ядерной физики можно было бы продолжить и дальше, но все это можно найти в других научных и научно-популярных книгах. Здесь же хочется подчеркнуть, что период с 1932 по 1940 г. был очень плодотворным для советских физиков. Работы И. В. Курчатова, Я. И. Френкеля, Ю. Б. Харитона, Я. Б. Зельдовича, Д. Д. Иваненко, Г. Н. Флерова, К. А. Петржака, о которых говорилось выше, а также А. И. Алиханова. А. И. Алиханяна, Л. А. Арцимовича, Д. В. Скобельцына, В. Г. Хлопина, Л. В. Мысовского, а также работы Н. Н. Семенова по исследованию механизма химических реакций и теории разветвленных цепных химических реакций и многих других отечественных ученых приблизили практическое осуществление цепной реакции деления ядер урана. В этот период советские ученые опублико­вали более 100 работ по ядерной физике. Коллективы институтов в Ленин­граде, Москве, Харькове, Свердловске выполнили много интересных работ, приоткрывших тайну цепной реакции деления ядер атомов.

В Советском Союзе все работы, связанные с расщеплением атомного ядра, были прерваны с началом войны и вновь возобновились лишь в се­редине 1943 г. , но уже в декабре 1946 г. в Москве на территории Инсти­тута атомной энергии (носящего сейчас имя его основателя И. В. Курча­това) был введен в действие первый в Европе и Азии исследовательский ядерный реактор. В августе 1949 г. было проведено испытание атомной бомбы, а в августе 1953 г. - водородной. Советские ученые овладели тай­нами ядерной энергии, лишив США монополии на ядерное оружие.

Но создавая ядерное оружие, советские специалисты думали об исполь­зовании ядерной энергии в интересах народного хозяйства, промышлен­ности, науки, медицины и других областей человеческой деятельности. В декабре 1946 г. в СССР был пущен первый в Европе ядерный реактор. В июне 1954 г. вошла в строй первая в мире атомная электростанция в подмосковном городе Обнинске. В 1959 г. спущен на воду первый в мире атомный ледокол «Ленин». Таким образом, ядерная физика создала научную основу атомной тех­нике, а атомная техника в свою очередь явилась фундаментом ядерной энергетики, которая, опираясь на ядерную науку и технику, стала в на­стоящее время развитой отраслью электроэнергетического производства.

Исторические решения XXVI съезда КПСС определили пути развития народного хозяйства страны на ближайшие годы и на дальнюю перспек­тиву. Был также намечен ход развития ядерной науки и техники, в том числе ядерной энергетики как вполне определившейся самостоятельной отрасли электроэнергетического производства.

Ядерная энергетика - очень молодая отрасль науки и техники. Первая в мире атомная электростанция (АЭС) в г. Обнинске Калужской области вошла в строй всего четверть века назад: 27 июня 1954 г. она выдала электрическую энергию в Московскую энергосеть. За это время ядерная энергетика выросла, возмужала и вышла на широкую дорогу промышлен­ного производства электрической энергии во многих странах мира - Со­ветском Союзе, США, Англии, Франции, Канаде, Италии, ФРГ, Японии, Швеции, Чехословакии, ГДР, Болгарии, Швейцарии, Испании, Индии, Пакистане, Аргентине и др. |На январь 1981 г. во всем мире введено бо­лее 250 атомных электростанций (блоков) установленной мощностью около 140 млн. кВт. Ни одна отрасль техники не развивалась так быстро, как ядерная энергетика. Обычным электростанциям понадобилось 100 лет, чтобы достичь такого уровня инженерной техники и эксплуатации, какого достигла уже к 1975 г. ядерная энергетика.

Великий русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев открыл так называемый периодический закон химических элементов, согласно которому все химические элементы определённым образом связаны между собой. Это было величайшее открытие одного из основных законов естествознания.

Мысль о химическом сродстве элементов, которая пришла еще в годы студенчества, опять волновала его. Он был абсолютно твердо убежден, что непременно должен существовать некий закон - властный, неумолимый, который и определяет это сродство или различие элементов, населяющих мир.

Сколько до него было попыток - наивных, надуманных - найти этот закон, повинуясь ему, расставить все элементы по стройной системе... В то время химики открыли и «обмерили» 64 элемента, знали их атомные веса, так что уже был материал для работы. Не было только человека, который сумел бы проникнуть в эту тайну, лежащую, как казалось, где-то неподалеку и тем не менее недосягаемую.

Французский химик Шанкуртуа искал закономерность, расположив элементы по винтовой нарезке, нанесенной на стоящий цилиндр. Все напрасно.

Английский химик Ньюлендс, человек, вероятно, утонченной натуры,

напряженно искал разгадку с помощью музыки. Он верил, что те соотношения, которые существуют между элементами, похожи на соотношения между музыкальным тоном и его октавой. Ньюлендс построил-таки свою систему, искусственно впихивая в нее элементы, подстругивая их под те размеры, которые сам же и уготовил. Система была, но системы элементов не было. Ньюлендсу пришлось пережить пренеприятные минуты, когда председатель британского съезда естествоиспытателей спросил его, не пряча иронии: «Не пробовал ли уважаемый джентльмен расположить элементы по алфавиту и не усмотрел ли он при этом каких-либо закономерностей?»

Менделеев смотрел в самую суть явлений и не пытался искать какую-то внешнюю связь, объединяющую все элементы в фундаменте мироздания. Он пытался понять - что их связывает и что определяет их свойства. Менделеев расположил элементы по возрастанию их атомного веса и стал нащупывать закономерность между атомным весом и другими химическими свойствами элементов. Он пытался понять способность элементов присоединять к себе атомы сородичей или отдавать свои.

Он вооружился ворохом визитных карточек и написал на одной стороне название элемента, а на другой - его атомный вес и формулы его некоторых важнейших соединений. Он снова и снова перекладывал эти карточки, укладывая их по свойствам элементов. И в его сознании всплывали какие-то новые закономерности, и он со знакомым волнением, предшествующим открытию, осторожно продвигался дальше и дальше. Часами он сидел, склонившись над своим столом, снова и снова вглядываясь в записи, и ощущал, как начинала кружиться от напряжения голова и как глаза застилала дрожащая пелена...

Говорят, что во сне к нему пришло озарение и что ночью ему привиделось, как, в каком порядке надо разложить те карточки, чтобы все легло по своим местам по закону природы. Может быть. Мозг человека всегда бодрствует. Но шел-то Менделеев к этому прозрению годами! Он продвигался осмысленно, заранее намечая и рассчитывая каждый свой очередной шаг. Может, и было то озарение, но его нельзя назвать случайным.

Менделеев нашел связь даже между самыми непохожими элементами. Он обнаружил, что свойства элементов, если их разместить в порядке возрастания атомных весов, через правильные промежутки повторяются.

Менделеев понимал: случайностью это быть не могло. Тогда он сделал последний – решающий шаг: расположил все элементы еще и по группам, объединив в отдельные семьи ближайших родственников. Он настолько ясно видел стройность созданной им системы, что, заметив отсутствие элемента между алюминием и титаном, оставил ему свободное место. Таких пустых клеток пришлось оставить еще две. Система Менделеева позволяла ему предвидеть открытие.

Первое из них последовало через четыре года. Элемент, для которого Менделеев оставил место и свойства, атомный вес которого он предсказал, вдруг объявился! Его звали Лекок де Буабодран.

Менделеев предсказал, еще оставляя для этого элемента место, что его плотность должна быть 5,9. А Буабодран утверждал: открытый им элемент имеет плотность 4,7. Менделеев, и в глаза-то не видевший новый элемент -тем это и удивительней, - заявил, что французский химик ошибся в расчетах. Но и Буабодран оказался упрямцем: он уверял, что был точен. Этот спор походил на какую-то игру, в которой участвовал магпрорицатель. Этот маг носил русское имя.

Чуть позже после дополнительных измерений выяснилось: Менделеев был

безоговорочно прав. Первый элемент, заполнивший пустое место в таблице, Буабодран назвал галлием в честь своей родины Франции. И никому тогда не пришло в голову дать ему имя человека, который предсказал существование этого элемента, человека, который раз и навсегда предопределил путь развития химии. Это сделали ученые двадцатого века. Имя Менделеева носит элемент, открытый советскими физиками.

Также именно Менделеев изобрел так называемый «пироколлодий» - порох.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом мы познакомились только с некоторыми вершинами науки. К началу XX века относятся первые попытки государств координировать и регулировать научные исследования, исходя из своих задач. Эти общества и ассоциации играли большую роль в национальной консолидации научных сил и развитии информационных связей между коллективами исследователей. Образовались первые постоянно действующие международные научные организации.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Левитес Я.М. Кибернетика. Итоги развития.- М.: Наука, 1979.

2. Климук П. И. Рядом со звездами: книга одного полета. - М.: Молодая гвардия,

3. Савельев И. В. Курс общей физики.- М.: Наука, 1973.

4. Михайличенко Ю.П. Двойное лучепреломление сантиметровых электромагнит-

ных волн. -Томск: Знание, 1986.

5. Петросянц А. М. Ядерная энергетика.- М.: Наука, 1975.

6. Тищенко В. Е., Младенцев М. Н. Дмитрий Иванович Менделеев, его жизнь и

деятельность.- М.: Просвещение, 1993.

7. Тарасов О. Л. Принцип относительности Лоренц, Пуанкаре, Эйнштейн и Мин-

ковский.- М.: Просвещение, 1990.

8. Губарев В.С. Ядерный след.- М.: ИздАТ, 1992.

Заканчивается очередной год, и пришло время в очередной раз присесть, сложить руки, глубоко вздохнуть и посмотреть на некоторые из заголовков научных статей, на которые мы, возможно, ранее не обращали внимания. Ученые постоянно создают какие-то новые разработки в различных областях, таких как нанотехнологии, генная терапия или квантовая физика, и это всегда открывает новые горизонты.

Заголовки научных статей все больше напоминают названия рассказов из научно-фантастических журналов. Учитывая то, что нам принес 2017 год, остается только с нетерпением дожидаться, что принесет новый, 2018-й.

Спонсор поста: http://www.esmedia.ru/plazma.php : Аренда плазменных панелей. Недорого.
Источник: muz4in.net

Ученые создали темпоральные кристаллы, для которых не действуют законы симметрии времени

Согласно первому закону термодинамики, создание вечного двигателя, который будет работать без дополнительного источника энергии, невозможно. Однако в начале этого года физикам удалось создать конструкции, называемые темпоральными кристаллами, которые ставят этот тезис под сомнение.

Темпоральные кристаллы выступают в качестве первых реальных примеров нового состояния материи, называемого «неравновесным», в котором атомы имеют переменную температуру и никогда не находятся в тепловом равновесии друг с другом. Темпоральные кристаллы имеют атомную структуру, которая повторяется не только в пространстве, но и во времени, что позволяет им поддерживать постоянные колебания без получения энергии. Это происходит даже в стационарном состоянии, которое является самым низшим энергетическим состоянием, когда движение теоретически невозможно, поскольку оно требует затрат энергии.

Так что же, кристаллы времени нарушают законы физики? Строго говоря, нет. Закон сохранения энергии работает только в системах с симметрией во времени, которая подразумевает, что законы физики одинаковы везде и всегда. Однако темпоральные кристаллы нарушают законы симметрии времени и пространства. И не только они. Магниты тоже иногда считаются природными асимметричными объектами, потому что у них есть северный и южный полюса.

Еще одна причина, по которой темпоральные кристаллы не нарушают законов термодинамики, заключается в том, что они не полностью изолированы. Иногда их нужно «подталкивать» - то есть давать внешний импульс, после получения которого они уже начнут менять свои состояния снова и снова. Возможно, что в будущем эти кристаллы найдут широкое применение в области передачи и хранения информации в квантовых системах. Они могут сыграть решающую роль в квантовых вычислениях.

«Живые» крылья стрекозы

В энциклопедии Merriam-Webster говорится, что крыло - это подвижный придаток из перьев или мембраны, используемый птицами, насекомыми и летучими мышами для полета. Оно не должно быть живым, но энтомологи из Кильского университета в Германии сделали несколько потрясающих открытий, которые говорят об обратном - по крайней мере относительно некоторых стрекоз.

Насекомые дышат с помощью трахейной системы. Воздух проникает в организм через отверстия, называемые дыхальцами. Затем он проходит через сложную сеть трахей, которые доставляют воздух ко всем клеткам тела. Однако сами крылья состоят почти полностью из мертвой ткани, которая высыхает и становится полупрозрачной либо покрывается цветными узорами. Области мертвой ткани пронизывают прожилки, и это единственные компоненты крыла, являющиеся частью дыхательной системы.

Однако когда энтомолог Рейнер Гильермо Феррейра посмотрел на крыло самца стрекозы Zenithoptera через электронный микроскоп, он увидел крошечные ветвистые трахейные трубки. Это был первый случай, когда нечто подобное было замечено в крыле насекомого. Для определения того, является ли эта физиологическая особенность свойственной только этому виду или, возможно, встречается и у других стрекоз или даже у других насекомых, потребуется много исследований. Возможно даже, что это единичная мутация. Наличие обильных запасов кислорода может объяснить яркие сложные синие узоры, свойственные крыльям стрекозы Zenithoptera, которые не содержат синего пигмента.

Древний клещ с кровью динозавра внутри

Конечно, это заставило людей сразу подумать о сценарии из «Парка юрского периода» и о возможности использования крови, чтобы воссоздать динозавров. К сожалению, в ближайшее время этого не случится, потому что извлечь образцы ДНК из найденных кусочков янтаря невозможно. Дискуссии о том, как долго может продержаться молекула ДНК, все еще не окончены, но даже по самым оптимистичным оценкам и в самых оптимальных условиях срок их жизни не более нескольких миллионов лет.

Но, хотя клещ, названный Deinocrotondraculi («Ужасный Дракула»), и не помог восстановить динозавров, он все равно остается крайне необычной находкой. Теперь мы знаем не только то, что у пернатых динозавров водились древние клещи, но и то, что они заражали даже гнезда динозавров.

Модификация генов взрослого человека

На сегодняшний день вершиной генной терапии являются «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами», или CRISPR (от английского clustered regularly interspaced short palindromic repeats). Семейство последовательностей ДНК, которые в настоящее время составляют основу технологии CRISPR-Cas9, теоретически может навсегда изменить ДНК человека.

В 2017 году генная инженерия сделала решительный рывок вперед - после того как команда из Протеомического исследовательского центра в Пекине объявила, что успешно использовала CRISPR-Cas9 для устранения болезнетворных мутаций жизнеспособных человеческих эмбрионов. Другая команда, из лондонского Института Фрэнсиса Крика, прошла противоположный путь и впервые использовала эту технологию для преднамеренного создания мутаций в человеческих эмбрионах. В частности, они «отключили» ген, способствующий развитию эмбрионов в бластоцисты.

Исследования показали, что технология CRISPR-Cas9 работает - и довольно успешно. Однако это вызвало активные этические дебаты о том, насколько далеко можно заходить в использовании этой технологии. Теоретически это может привести к «дизайнерским детям», которые могут обладать интеллектуальными, спортивными и физическими характеристиками в соответствии с характеристиками, заданными родителями.

Отбросив этику в сторону, в ноябре этого года исследования зашли еще дальше, когда CRISPR-Cas9 впервые испытали на взрослом человеке. 44-летний Брэд Мадду из Калифорнии страдает синдромом Хантера, неизлечимой болезнью, которая в конечном итоге может привести его к инвалидному креслу. Ему вводили миллиарды копий корректирующего гена. Пройдет несколько месяцев, прежде чем можно будет определить, оказалась ли процедура успешной.

Что было раньше - губка или гребневики?

Новый научный отчет, который был опубликован в 2017 году, должен раз и навсегда положить конец давней дискуссии о происхождении животных. Согласно исследованию, губки являются «сестрами» всех животных в мире. Это связано с тем, что губки были первой группой, которая отделилась в процессе эволюции от примитивного общего предка всех животных. Это произошло примерно 750 миллионов лет назад.

Ранее велись горячие дебаты, которые сводились к двум основным кандидатам: вышеупомянутым губкам и морским беспозвоночным под названием гребневики. В то время как губки - простейшие существа, которые сидят на дне океана и питаются, пропуская и отфильтровывая воду через свой организм, гребневики более сложные. Они напоминают медузу, способны двигаться в воде, могут создавать световые узоры и имеют простейшую нервную систему. Вопрос о том, кто из них был первым, - это вопрос о том, как выглядел наш общий предок. Это считается важнейшим моментом в отслеживании истории нашей эволюции.

Хотя результаты исследования смело провозглашают, что вопрос урегулирован, всего за несколько месяцев до этого было опубликовано другое исследование, в котором говорилось, что нашими эволюционными «сестрами» являются гребневики. Следовательно, еще слишком рано говорить о том, что последние результаты можно считать достаточно надежными, чтобы подавить любые сомнения.

Еноты прошли древний тест на интеллект

В шестом веке до нашей эры древнегреческий писатель Эзоп написал или же насобирал множество басен, которые в наше время известны как «Басни Эзопа». Среди них была басня под названием «Ворона и кувшин», в которой описывается, как хотевшая пить ворона бросала в кувшин камешки, чтобы поднять уровень воды и наконец напиться.

Несколько тысяч лет спустя ученые поняли, что эта басня описывает хороший способ тестирования интеллекта животных. Эксперименты показали, что подопытные животные понимали причину и следствие. Вороны, как и их сородичи, грачи и сойки, подтвердили истинность басни. Обезьяны также прошли этот тест, кроме того, в этом году к списку добавились и еноты.

Во время теста по басне Эзопа восемь енотов получили емкости с водой, на поверхности которой плавал зефир. Уровень воды был слишком низким, чтобы его достать. Двое из испытуемых успешно набросали в емкость камней, чтобы поднять уровень воды и получить желаемое.

Другие подопытные нашли свои собственные креативные решения, которых исследователи никак не ожидали. Один из енотов, вместо того, чтобы бросать в емкость камни, взобрался на емкость и начал раскачиваться на ней из стороны в сторону, пока не опрокинул. В другом тесте, с использованием вместо камней плавающих и тонущих шариков, эксперты надеялись, что еноты будут использовать тонущие шарики и отбрасывать плавающие. Вместо этого некоторые животные стали многократно окунать в воду плавающий шарик, пока поднявшаяся волна не прибила кусочки зефира к борту, что облегчило их извлечение.

Физики создали первый топологический лазер

Физики из Калифорнийского университета в Сан-Диего утверждают, что создали новый тип лазера - «топологический», луч которого может принимать любую сложную форму без рассеивания света. Устройство работает на основе концепции топологических изоляторов (материалов, которые внутри своего объема являются диэлектриками, но проводят ток по поверхности), которая получила Нобелевскую премию по физике в 2016 году.

Обычно в лазерах для усиления света используются кольцевые резонаторы. Они более эффективны, чем резонаторы с острыми углами. Однако на этот раз исследовательская группа создала топологическую полость с использованием фотонного кристалла в качестве зеркала. В частности, были использованы два фотонных кристалла с различными топологиями, один из которых являлся звездообразной ячейкой в квадратной решетке, а другой - треугольной решеткой с цилиндрическими воздушными отверстиями. Член команды Бубакар Канте сравнил их с бубликом и кренделем: хотя они оба - хлеб с отверстиями, различное количество отверстий делает их различными.

Как только кристаллы попадают в нужное место, луч принимает желаемую форму. Управляется эта система с помощью магнитного поля. Оно позволяет менять направление, в котором излучается свет, тем самым создавая световой поток. Непосредственное практическое применение этого способно увеличить скорость оптической связи. Однако в перспективе это рассматривается как шаг вперед в создании оптических компьютеров.

Ученые открыли экситониум

Физики всего мира с большим энтузиазмом отнеслись к открытию новой формы материи, названной экситониум. Эта форма представляет собой конденсат из квазичастиц, экситонов, которые являются связанным состоянием свободного электрона и электронной дырки, которая образовывается в результате того, что молекула потеряла электрон. Более того, физик-теоретик из Гарварда Берт Гальперин предсказал существование экситониума еще в 1960-х годах, и с тех пор ученые пытались доказать его правоту (или ошибку).

Подобно многим крупным научным открытиям, и в этом открытии была изрядная доля случайности. Команда исследователей из Университета штата Иллинойс, которая обнаружила экситониум, на самом деле осваивала новую технологию, называемую спектроскопией потерь энергии в электронном потоке (M-EELS), - созданную специально для идентификации экситонов. Однако открытие состоялось, когда исследователи проводили всего лишь калибровочные тесты. Один член команды вошел в комнату, пока все остальные смотрели на экраны. Они сказали, что зафиксировали «легкий плазмон», предшественник экситонной конденсации.

Руководитель исследования профессор Питер Аббамонт сравнил это открытие с бозоном Хиггса - оно не будет иметь непосредственного использования в реальной жизни, но показывает, что наше нынешнее понимание квантовой механики находится на правильном пути.

Ученые создали нанороботов, которые убивают рак

Исследователи из Университета Дарема утверждают, что создали нанороботов, которые способны выявить раковые клетки и убить их всего за 60 секунд. В ходе увенчавшегося успехом испытания, проведенного в университете, крошечным роботам потребовалось от одной до трех минут, чтобы проникнуть через наружную мембрану в раковую клетку простаты и немедленно уничтожить ее.

Нанороботы в 50 000 раз меньше диаметра человеческого волоса. Они активируются светом и вращаются со скоростью от двух до трех миллионов оборотов в секунду, чтобы получить возможность проникнуть через оболочку клетки. Когда они достигают своей цели, то могут либо уничтожить ее, либо внедрить в нее полезный терапевтический агент.

До сих пор нанороботы испытывались только на отдельных клетках, но обнадеживающие результаты побудили ученых перейти к опытам на микроорганизмах и мелких рыбешках. Дальнейшая цель - перейти к грызунам, а затем и к людям.

Межзвездный астероид может быть инопланетным космическим аппаратом

Прошла всего пара месяцев с тех пор, как астрономы радостно объявили об открытии первого межзвездного объекта, пролетающего через Солнечную систему, астероида под названием Оумуамуа. С тех пор они наблюдали много странных вещей, происходивших с этим небесным телом. Иногда оно вело себя так необычно, что ученые считают - объект может оказаться космическим кораблем инопланетян.

Прежде всего настораживает его форма. Оумуамуа имеет форму сигары с отношением длины к диаметру как десять к одному, чего ни разу не видели ни в одном из наблюдаемых астероидов. Сначала ученые подумали, что это комета, но затем поняли, что это не так, потому что объект не оставлял за собой хвоста по мере приближения к Солнцу. Более того, некоторые эксперты утверждают, что скорость вращения объекта должна была развалить любой нормальный астероид. Складывается впечатление, что он был специально создан для межзвездных путешествий.

Но если он создан искусственно, то что это может быть? Одни говорят, что это инопланетный зонд, другие считают, что это может быть космический корабль, двигатели которого пришли в неисправность, и теперь он плывет через космос. В любом случае участники таких программ, как SETI и BreakthroughListen, считают, что Оумуамуа требует дальнейшего исследования, поэтому нацеливают на него свои телескопы и прослушивают любые радиосигналы.

Пока гипотеза об инопланетянах никак не подтвердилась, первоначальные наблюдения SETI ни к чему не привели. Многие исследователи по-прежнему пессимистично оценивают шансы, что объект может быть создан инопланетянами, но в любом случае исследования будут продолжены.

Человечество не смогло бы существовать без постоянного прогресса, нахождения и внедрения новых технологий, изобретений и открытий. Сегодня многие из них уже устарели и в них нет необходимости, другие же, как колесо, служат до сих пор.

Водоворот времени проглотил многие открытия, а некоторые дождались своего признания и внедрения лишь спустя десятки и сотни лет. Проводились многочисленные вопросы с целью выяснить, какие же изобретения человечества являются самыми значительными.

Ясно одно - единого мнения нет. Тем не менее была составлена универсальная десятка наиболее великих открытий в истории человечества.

Удивительно, но оказалось, что достижения современной науки не поколебали значимости некоторых базовых открытий для большинства людей. Большинство изобретений настолько старые, что не представляется точно назвать имя их автора.

Огонь. Первое место оспорить сложно. Люди открыли полезные свойства огня довольно давно. С его помощью можно было согреться и освещать, менять вкусовые свойства пищи. Первоначально человек имел дело с "диким" огнем, возникающим от пожаров или извержений вулканов. Страх сменился любопытством, так пламя перекочевало в пещеру. Со временем человек научился сам добывать огонь, тот стал его постоянным спутником, основой хозяйства, защитой от зверей. В результате многие последующие открытия стали возможны лишь благодаря огню - керамика, металлургия, паровые машины и т.д. Путь к самостоятельному получению огня был долог - годами люди поддерживали домашний огонь в своих пещерах, пока не научились добывать его с помощью трения. Брались две палочки сухого дерева, в одной из которых была лунка. Первая ставилась на землю и прижималась. Вторую же вставляли в лунку и начинали быстро вращать между ладонями. Дерево нагревалось и воспламенялось. Конечно, такой процесс требовал определенной сноровки. С развитием человечества возникли и иные способы получения открытого огня.

Колесо. С этим открытием тесно связана и Повозка. Ученые полагают, что прообразом колеса стали катки, которые подкладывали под камни и стволы деревьев при их транспортировке. Наверное, тогда кто-то наблюдательный и подметил свойства вращающихся тел. Так, если бревно-каток в центре было тоньше, чем по краям, то оно передвигалось более равномерно, не отклоняясь по сторонам. Люди подметили это, и появилось приспособление, именуемое ныне скатом. Со временем конструкция менялась, от цельного бревна остались лишь два валика на концах, соединенных осью. Позже их вообще стали изготавливать отдельно, скрепляя лишь потом. Так и было открыто колесо, которое тотчас же стало применяться в первых повозках. Последующие века и тысячелетия люди немало потрудились над улучшением этого важного изобретения. Сначала сплошные колеса были жестко соединены с осью, вращаясь с ней. Но на повороте тяжелая повозка могла сломаться. Да и сами колеса были несовершенными, их первоначально выполняли из цельного куска дерева. Это приводило к тому, что первые повозки были довольно медленными и неповоротливыми, а в них запрягали сильных, но неторопливых волов. Крупным шагом в эволюции стало изобретение колеса со ступицей, насаженной на неподвижную ось. Чтобы уменьшить вес самого колеса в нем придумали вырезать надрезы, укрепляя для жесткости поперечными скрепами. В эпоху каменного века лучшего варианта создать было невозможно. А вот с приходом в жизнь человека металлов колеса получили металлические ободы и спицы, оно смогло вращаться в десятки раз быстрее и уже не боялось камней и износа. В повозку стали впрягаться быстроногие лошади, скорости заметно возросли. В итоге колесо стало открытием, которое дало, пожалуй, самый мощный толчок развитию всей техники.

Письменность. Мало кто будет отрицать значимость этого изобретения для всего развития человечества. Куда бы пошло развитие нашей цивилизации, если бы определенном этапе мы бы не научились фиксировать определенными символами нужную информацию. Это позволило сохранять ее и передавать. Очевидно, что без письменности наше общество в сегодняшнем виде попросту бы не существовало. Первые формы символов для передачи информации возникли около 6 тысяч лет назад. До этого человек пользовался более примитивными сигналами - дымом, ветками… Позже возникли и более сложные способы передачи данных, к примеру, инки использовали для этого узелки. Шнурки разного цвета завязывали в разнообразные узлы и крепили на палочку. Адресат же расшифровывал послание. Подобного рода письма практиковались и в Китае, Монголии. Однако сама письменность появилась лишь с изобретением графических символов. Сперва были приняты пиктографические письма. На них в виде рисунка люди схематически изображали явления, события, предметы. Пиктография была широко распространена еще в каменном веке, и ей особо учиться не надо было. Но для передачи сложных мыслей или абстрактных понятий такой вид письменности не годился. Со временем в пиктограммы стали вводиться условные знаки, обозначающие определенные понятия. Так, скрещенные руки символизировали обмен. Постепенно примитивные пиктограммы становились более четкими и определенными, письмо стало идеографическим. Высшей его формой стало иероглифическая письменность. Сначала она зародилась в Древнем Египте, затем распространилась на Дальний Восток - Японию, Китай. Такие символы уже позволяли отразить любые мысли, даже самые сложные. Но для постороннего человека понять тайну было очень сложно, да и для того, кто хотел научиться читать и писать, было необходимо выучить несколько тысяч знаков. В результате этим мастерством могли владеть лишь немногие. И только 4 тысячи лет назад древние финикийцы придумали алфавит и букв и звуков, который стал образцом для многих других народов. Финикийцы стали использовать 22 согласные буквы, каждая из которых обозначала отдельный звук. Новое письмо сделало возможным передачу любого слова графическим способом, да и обучиться письменности стало куда легче. Теперь она стала достоянием всего общества, этот факт послужил быстрому распространения алфавита по всему миру. Считается, что 80% из распространенных сегодня алфавитов имеют именно финикийские корни. Последние весомые изменения в финикийские буквы внесли греки - они стали обозначать буквами не только согласные, но и гласные звуки. Греческий алфавит в свою очередь лег в основу большинства европейских.

Бумага. Это изобретение тесно связано с предыдущим. Изобретателями же бумаги стали китайцы. Это тяжело назвать случайностью. С давних времен Китай славился не только любовью к книгам, но и сложной системой бюрократического управления с постоянными отчетами. Именно поэтому здесь была особая нужда к недорогому и компактному материалу для письма. До того, как появилась бумага, здесь писали на шелке и на бамбуковых дощечках. Однако эти материалы плохо подходили - шелк был дорогим, а бамбук - тяжелым и громоздким. Говорят, что для перевозки некоторых сочинений требовалась целая телега. Изобретение же бумаги пришло из операций по обработке шелковых коконов. Женщины варили их, а затем, разложив на циновку, перетирали до однородной массы. Из нее отцеживали воду, получая шелковую вату. После такой обработки на циновках оставался тонкий волокнистый слой, который после просушки превращался в бумагу, пригодную для письма. Позже для ее целенаправленного приготовления стали использовать бракованные кокона. Такая бумага называлась ватной и стоила довольно дорого. Со временем возник вопрос - а можно ли делать бумагу не только из шелка? Или для этих целей подойдет любое волокнисто сырье, желательно растительного происхождения. История гласит, что в 105 году некий чиновник Цай Лунь смог создать новый сорт бумаги из старых рыболовных сетей. Ее качество было сравнимо с шелковой, а цена куда ниже. Это открытие стало важным как для страны, так и для всей цивилизации. Люди получили качественный и доступный материал для письма, равноценной замены которому так и не нашли. Последующие века внесли в технологию изготовления бумаги несколько важных усовершенствований, сам процесс стал быстро развиваться. В IV веке бумага окончательно вытеснила бамбуковые дощечки, вскоре стало известно, что возможно производство из дешевого растительного сырья - коры деревьев, бамбука и тростника. Это было особенно важно, ведь именно бамбук произрастает в Китае в огромных количествах. Секреты производства хранились в строжайшем секрете несколько веков. Но в 751 году некоторые китайцы при столкновении с арабами попали к ним в плен. Так секрет стал известен и арабам, которые целых пять веков выгодно продавали бумагу в Европу. В 1154 году производству бумаги было налажено в Италии, вскоре мастерством овладели в Германии, Англии. В последующие века бумага получила широчайшее распространение, завоевывая все новые сферы применения. Ее значение столь велико, что нашу эру даже иногда именуют "бумажной".

Порох и огнестрельное оружие. Это европейское открытие сыграло огромную роль в истории человечества. Взрывчатую смесь умели делать многие, европейцы являлись последними из цивилизованных народов, кто научился делать это. Но именно они сумели извлечь практическую пользу от этого открытия. Первыми следствиями изобретения пороха стало развитие огнестрельного оружия и переворот в военном деле. Последовали и социальные сдвиги - непобедимые рыцари в доспехах отступили перед огнем пушек и ружей. Феодальное общество получило сильный удар, от которого уже не смогло оправиться. В результате и возникли могущественные централизованные государства. Сам же порох за много веков до появления в Европе был изобретен в Китае. Важной составной частью порошка являлась селитра, которая в некоторых районах страны вообще встречалась в самородном виде, напоминая снег. Поджигая смесь селитры с углем, китайцы стали наблюдать за небольшими вспышками. На рубеже V и VI веков свойства селитры были впервые описаны китайским медиком Тао Хун-цзином. С тех пор это вещество стало применяться и как составляющая часть некоторых лекарств. Появление первого образца пороха приписывают алхимику Сунь Сы-мяо, которые готовил смесь из серы и селитры, добавив к ним кусочки локустового дерева. При нагреве возникла сильная вспышка пламени, что и было зафиксировано ученым в своем трактате "Дань цзин". Состав пороха в дальнейшем был усовершенствован его коллегами, которые опытным путем установили три основных компонента - калиевую селитру, серу и уголь. Средневековые китайцы эффектов взрыва научно объяснить не смогли, но скоро приспособились использовать порох в военных целях. Однако революционного эффекта это не оказано. Дело в том, что смесь готовилась из неочищенных компонентов, что давало лишь зажигательный эффект. Лишь в XII-XIII веках китайцы создали оружие, напоминавшее огнестрельное, также были изобретены ракета и петарда. Вскоре секрет узнали монголы и арабы, а от них и европейцы. Вторичное открытие пороха приписывают монаху Бертольду Шварцу, который стал толочь в ступе измельченную смесь селитры, угля и серы. Взрыв опалил испытателю бороду, зато в его голову пришла мысль о том, что подобную энергию можно использовать для метания камней. Сперва порох был мукообразным, и пользоваться им было неудобно, так как порошок лип к стенкам стволов. После этого заметили, что гораздо удобнее пользоваться порохом в комках и зернах. Это давало к тому же больше газов при воспламенении.

Средства коммуникаций - телефон, телеграф, радио, Интернет и другие. Еще 150 лет назад единственным способом обменом информацией между Европой и Англией, Америкой и колониями оставалась лишь пароходная почта. Люди узнавали о том, что происходило в других странах с опозданием на целые недели и даже месяцы. Так, новости из Европы в Америку шли минимум 2 недели. Именно поэтому появление телеграфа в корне решило эту проблему. В итоге техническая новинка появилась во всех концах планеты, позволяя новостям из одного полушария за считанные часы и минуты попадать в другое. В течении дня заинтересованные лица получали деловые и политические новости, биржевые сводки. Телеграф позволил передавать письменные сообщения на расстояния. Но вскоре изобретатели задумались о новом средстве коммуникации, которое смогло бы передавать на любые расстояния звуки человеческого голоса или музыку. Первые эксперименты по данному вопросу были проведены в 1837 году американским физиком Пейджем. Его простые, но наглядные опыты доказали, что в принципе возможно передавать звук с помощью электричества. Череда последующих опытов, открытий и внедрений привела к появлению в сегодняшней нашей жизни телефона, телевидения, Интернета и других современных средств коммуникации, перевернувших жизнь общества.

Автомобиль. Подобно некоторым предшествующим в списке величайшим изобретениями, автомобиль не только оказал влияние на свою эпоху, но и породил новую. Это открытие не ограничивается одной лишь сферой транспорта. Автомобиль сформировал современную индустрию, породил новые отрасли и перестроил само производство. Оно стало массовым и поточным. Даже планета изменилась - теперь ее опоясывают миллионы километров дорог, ухудшилась и экология. И даже психология человека стала другой. Сегодня влияние автомобиля настолько многопланово, что присутствует во всех сферах человеческой жизни. В истории изобретения было немало славных страниц, но самая интересная относится к первым годам его существования. Вообще, то, с какой стремительностью автомобиль достиг своей зрелости, не может не впечатлять. Всего за какую-то четверть века ненадежная игрушка превратилась в массовое и популярное транспортное средство. Сейчас в мире насчитывается около миллиарда машин. Главные же черты современного автомобиля сложились еще 100 лет назад. Предшественником бензинового автомобиля стал паромобиль. Еще в 1769 году француз Кюнью создал паровую телегу, которая могла перевозить до 3 тонн груза, передвигаясь, правда, со скорость до 4 км/час. Машина была неповоротливой, а работа с котлом была тяжелой и опасной. Но идея передвижения за счет пара увлекла последователей. В 1803 году Тривайтик построил первый в Англии паровой автомобиль, который мог перевозить до 10 пассажиров, разгоняясь до 15 км/час. Зеваки Лондона были в восторге! Автомобиль в современном понимании появился лишь с открытием двигателя внутреннего сгорания. В 1864 году на свет появилось транспортное средство австрийца Маркуса, которое двигалось за счет бензинового двигателя. Но слава официальных изобретателей автомобиля досталось двум немцам - Даймлеру и Бенцу. Последний являлся хозяином заводика по производству двухтактных газовых двигателей. Средств хватало для досуга и разработки собственных автомобилей. В 1891 году владелец завода резиновых изделий Эдуард Мишлен изобрел съемную пневматическую шину для велосипеда, а через 4 года шины стали производиться и для машин. В том же 1895 году шины были опробованы в ходе гонок, хотя и постоянно прокалывались, но стало ясно - они дают автомобилям плавность хода, делая езду более комфортной.

Электрическая лампочка. И это изобретение появилось в нашей жизни недавно, в конце XIX века. Сначала освещение появилось на улицах городов, а потом оно вошло и в жилые дома. Сегодня жизнь цивилизованного человека тяжело представить без электрического света. Такое открытие повлекло за собой огромные последствия. Электричество сделало переворот в энергетике, заставив значительно поменяться промышленность. В XIX столетии получили распространение два типа лампочек - дуговые и лампы накаливания. Первыми появились дуговые лампочки, свечение которых было основано на таком явлении, как вольтова дуга. Если соединить две проволочки, подключенные к сильному току, а затем раздвинуть их, то между их концами возникнет свечение. Впервые это явление наблюдал русский ученый Василий Петров в 1803 году, а англичанин Деви описал такой эффект лишь в 1810. Применение вольтовой дуги в качестве источника освещение было описано обеими учеными. Однако у дуговых ламп было неудобство - по мере выгорания электродов, их надо было постоянно подвигать друг к другу. Превышение расстояния между ними влекло за собой мерцание света. В 1844 году француз Фуко разработал первую дуговую лампу, в которой длину дуги можно было регулировать вручную. Уже через 4 года это изобретение было применено для освещения одной из площадей Парижа. В 1876 году русский инженер Яблочков усовершенствовал конструкцию - электроды, замененные угольками, располагались уже параллельно друг другу, а расстояние между концами всегда оставалось неизменным. В 1879 году американский изобретатель Эдисон взялся за усовершенствование конструкции. Он пришел к выводу, что для долгого и яркого свечения лампочки необходим подходящий материал для нити, а также создание вокруг разреженного пространство. Эдисон с размахом провел массу опытов, подсчитано, что было опробовано не менее 6 тысяч разнообразных соединений. Исследования стоили американцу 100 тысяч долларов. Эдисон постепенно стал использовать для нити металлы, в итоге остановился на обугленных бамбуковых волокнах. В итоге в присутствии 3 тысяч зрителей изобретатель публично продемонстрировал разработанные им электрические лампочки, осветив ими не только свой дом, но и несколько соседних улиц. Лампочка Эдисона стала первой, с длительным сроком службы и пригодная для массового производства.

Антибиотики. Это место отдано замечательным лекарственным средствам, в частности, пенициллину. Антибиотики стали одним из главных открытий прошлого века, перевернув медицину. Сегодня не все представляют, сколь многим обязаны таким лечебным препаратам. Многие удивятся, узнав, что еще в 80 лет назад десятки тысяч человек умирали от дизентерии, воспаление легких было смертельно опасной болезнью, сепсис грозил гибелью практически всем хирургическим пациентам, тиф был опасен и трудноизлечим, а легочная чума звучала как приговор. Но все эти страшные болезни, как и другие, прежде неизлечимые (туберкулез), были побеждены антибиотиками . Препараты оказали значительное влияние на военную медицину. Раньше большая часть солдат гибло вовсе не от пуль, а от загноившихся ран. Ведь туда проникали миллионы бактерий-кокков, которые вызывали гной, сепсис, гангрену. Максимум, что успевал сделать хирург - ампутировать пораженную часть тела. Оказалось, что бороться с опасными микроорганизмами можно с помощью их же собратьев. Некоторые из них в процессе своей жизнедеятельности выделяют вещества, которые способны уничтожать других микробов. Такая идея появилась еще в XIX веке. Луи Пастер открыл, что бациллы сибирской язвы погибают под воздействием некоторых других микробов. Со временем опыты и открытия дали мире пенициллин. Для видавших виды полевых хирургов это лекарство стало истинным чудом. На ноги вставали самые безнадежные больные, преодолев заражение крови или воспаление легких. Открытие и создание пенициллина считается одним из самых значимых открытий в истории всей медицины, дав огромный толчок для ее развития.

Парус и корабль. Парус возник в жизни человека давным-давно, когда появилось желание выходить в море и строить для этого лодки. Первым парусом являлась обычная звериная шкура. Моряку же приходилось руками держать ее и ориентировать постоянно относительно ветра. Когда людям пришла в голову идея использовать мачты и реи - неизвестно, но уже на самых древних изображениях кораблей времен египетской царицы Хатшепсут видны различные приспособления для работы с парусом, такелаж. Таким образом понятно, что парус возник еще в доисторические времена. Считается, что первые большие парусники появились в Египте, а Нил стал первой судоходной рекой. Ежегодно могучая река разливалась, отрезая друг от друга города и района. Вот и приходилось египтянам освоить судоходство. В то время корабли играли в хозяйственной жизни страны куда большую роль, чем повозки на колесах. Одной из первых разновидностью судов является барка, которой уже более 7 тысяч лет. Ее модели дошли до нас из храмов. Так как в Египте леса для строительства первых судов было немного, то для этих целей применялся папирус. Его особенности и определили конструкцию и форму кораблей. Они представляли собой серповидную ладью, связанную из пучков папируса, при этом нос и корма были изогнуты вверх. Корпус судна, для прочности, стягивался тросами. Со временем торговля с финикийцами дала стране ливанский кедр, в кораблестроение прочно вошло дерево. Композиции 5-тысячелетней давности дают основания считать. Что тогда египтяне использовали прямой парус, укрепленный на двуногой мачте. Плыть можно было только по ветру, а при боковом ветре мачту быстро убирали. Примерно 4600 лет назад стала применяться одноногая мачта, используемая и поныне. Судну стало легче ходить, оно получило возможность маневрирования. Однако на тот момент прямоугольный парус был весьма ненадежный, к тому же использовать его можно было лишь при попутном ветре. Вот и оказалось, что основным двигателем корабля того времени являлась мускульная сила гребцов. Тогда максимальная скорость кораблей фараонов составляла 12 км/час. Торговые суда совершали путешествия в основном вдоль берега, не выходя далеко в море. Следующий шаг в развитии кораблей сделали финикийцы, которые изначально имели прекрасный строительный материал. 5 тысяч лет назад, с началом развития морской торговли, финикийцы начали строить корабли. При этом их морские суда изначально имели конструктивные особенности от лодок. На однодревках устанавливались ребра жесткости, покрытые сверху досками. На мысль о такой конструкции финикийцев возможно подтолкнули скелеты животных. По сути, так и появились первые шпангоуты, применяемые до сих пор. Именно финикийцы создали первое килевое судно. В роли киля сначала выступали два ствола, соединенные под углом. Это дало суднам больше устойчивости, став основой для будущего развития судостроения и определив облик всех будущих кораблей.