Прорыв в гравитационной астрономии, рекордно большой квантовый компьютер, исправление мутаций и отключение генов в ДНК человеческого эмбриона, тайны пирамид и самостоятельный искусственный разум, а также многие другие достижения ученых, которые поменяли мир в 2017 году.
Новое окно во Вселенную
В этом году возник своеобразный временной парадокс — Нобелевская премия по физике фактически была вручена до того, как ее лауреаты рассказали миру о своем главном открытии, радикально поменявшем взгляды ученых на Вселенную, структуру пространства-времени и окружающий космос.
Речь идет об обнаружении гравитационных волн, которые возникли во время сближения и столкновения двух нейтронных звезд в одной из галактик в созвездии Гидры. Сигнал об этом событии дошел до Земли 17 августа 2017 года, примерно за два месяца до того, как его первооткрыватели — научная команда детектора LIGO — получили Нобелевскую премию за открытие другого всплеска гравитационных волн, найденного в сентябре 2015 года.
Открытие следов слияния пульсаров, в котором участвовали десятки российских и зарубежных физиков, как тогда отмечали сами ученые, было более важным и интересным для них, поскольку это столкновение сопровождалось красивым космическим "фейерверком", вспышкой гамма-излучения, рентгена и радиоволн, изучением которых до сих пор занимаются сотни научных групп по всему миру.
GATTACA
Два важнейших открытия — свидетельство того, что человечество вступает в принципиально новую эпоху под знаком геномной и молекулярной медицины, позволяющей манипулировать работой организма на уровне отдельных генов. Оба касаются одной из самых острых тем в биологии — изменения структуры ДНК зародышей, но при этом подходят к ней с разных сторон.
Авторы первого открытия, американские ученые под руководством Шукрата Миталипова из Массачусетского технологического института (США), заявили о первом успешном редактировании генома полноценных эмбрионов при помощи соответствующего редактора CRISPR/Cas9. Эта операция позволила им заменить дефектный ген, вызывавший гипертрофию сердца, на его корректную версию, что в теории сможет защитить будущих детей от внезапной смерти.
Вторая группа ученых подошла к проблеме иначе — они экспериментировали с полноценными зародышами, пытаясь понять, какие гены играют критическую роль на первых фазах его развития. Используя тот же CRISPR/Cas9, ученые смогли отключить Oct4, один из ключевых генов, связанных со стволовыми клетками, и раскрыли его роль в развитии эмбриона.
Оба этих открытия, как отмечали тогда биологи, позволят избавить сотни людей от врожденных болезней и заметно уменьшить число яйцеклеток, необходимых для успешного искусственного оплодотворения.
Чудный квантовый мир
Автором "главной неожиданности" уходящего года стал Михаил Лукин, физик из Гарварда и один из основателей Российского квантового центра. В июле этого года он неожиданно заявил, выступая на конференции ICQT-2017 в Москве, что его научная группа создала первый квантовый вычислитель, состоящий из 51 кубита, элементарных вычислительных ячеек квантовых компьютеров.
Первые эксперименты с этим компьютером, как рассказывал Лукин на форуме в Москве, уже позволили физикам раскрыть несколько любопытных квантовых эффектов, о существовании которых ученые раньше не подозревали. Они надеются, что более сложные машины, состоящие из сотен кубитов, помогут раскрыть их природу и понять, можно ли использовать такие аналоговые вычислители для решения серьезных практических задач.
Эволюция искусственного разума
Последние 12 месяцев по полному праву можно назвать неофициальным годом искусственного интеллекта. За это время ученые и инженеры из России, США и фактически всех уголков мира разработали десятки новых систем искусственного интеллекта и машинного обучения.
К примеру, в январе этого года новая версия искусственного интеллекта AlphaGo тайно участвовала в онлайн-чемпионатах среди сильнейших игроков в древнекитайскую стратегию го, которых она победила с разгромным счетом.
Осенью появилась ее модификация с возможностью учиться самостоятельно, без помощи человека. Благодаря этому она обыграла прошлую версию программы всего через три дня тренировок.
Помимо го, искусственному интеллекту покорились еще одна сложная игра — покер и различные хобби человека: изобразительное искусство, музыка и кино. Так, летом российские программисты представили систему, пишущую музыку в стиле Скрябина и "Нирваны".
Инопланетный гость
В октябре этого года астрономы, занимающиеся поиском околоземных астероидов, сообщили об удивительном открытии — им удалось обнаружить первый объект, посетивший пределы Солнечной системы, астероид Оумуамуа.
Его открытие впервые позволило изучить то, как выглядит и из чего состоит объект, который родился в далекой звездной системе и провел несколько миллионов лет в открытом космосе. Как оказалось, он был похож на многие астероиды и карликовые планеты Солнечной системы, но при этом серьезно отличался от них. Следов внеземного разума и "радиостанций инопланетян", несмотря на все усилия, ученые на Оумуамуа так и не нашли.
Загадки фараонов
Главным претендентом на звание самого громкого и скандального открытия года может стать открытие физиков из Японии и Франции, совершенное в самом нетипичном для них месте — внутри пирамиды Хеопса. Используя мюонные телескопы и сканеры, ученые обнаружили намеки на то, что внутри "чуда света" существует две зоны пустоты, где может скрываться реальная усыпальница фараона Хуфу и его супруги.
Это заявление вызвало целый шквал критики со стороны египтологов, отказывающихся верить в то, что внутри самой изученной пирамиды мира может скрываться что-то им неизвестное. К примеру, египетский историк Захи Хавасс назвал физиков "пирамидиотами" и заявил, что они нашли не пустоты, а обычные дыры между камнями, о существовании которых археологи знали давно.
Вселенский спор
Достойным конкурентом выступает открытие астрофизиков и космологов, пытающихся выяснить, с какой скоростью расширяется Вселенная, а также то, как этот процесс происходил в прошлом.
В начале этого года астрономы из проекта H0LiCOW, наблюдавшие за искривлением света в окрестностях черных дыр в центрах далеких галактик, опубликовали независимую оценку данного параметра. Она подтвердила прошлогодние заявления нобелевского лауреата Адама Рисса (Adam Riess) о том, что Вселенная сегодня расширяется примерно на 8-10% быстрее, чем предсказывают расчеты, полученные на базе данных наблюдений за микроволновым эхом Большого взрыва.
Обе публикации вызвали целую войну среди космологов и астрофизиков, заставив их разделиться на два лагеря: одни не признают результаты таких наблюдений, а другие считают их достаточным основанием для пересмотра теории Большого взрыва и всей космологии в целом. И те и другие надеются, что главное открытие года — гравитационное "эхо" слияния нейтронных звезд — поможет им доказать, что их соперники ошибаются.
Очеловеченная свинья
Известный гарвардский молекулярный биолог Джордж Черч (George Church) совершил в этом году очередной большой прорыв в медицине. Его научной группе удалось вырастить первых "очеловеченных" свиней, чьи органы и все клетки тела были очищены от ретровирусов, потенциально опасных для человека.
Проблема заключалась в том, что эти вирусы были встроены в геном животных, что не позволяло вылечить их от подобных инфекций обычным путем. Американским генетикам пришлось потратить почти пять лет на создание методики, позволявшей удалять подобные вирусные участки из ДНК свиней, но при этом не спровоцировать массовое самоуничтожение клеток животных после такой процедуры.
Первые "очеловеченные" поросята, как надеются их создатели, послужат дальнейшей базой для создания новых пород трансгенных свиней, чьи органы будут полностью совместимы с иммунной системой человека, что позволит решить проблему хронической нехватки доноров сердца и других органов.
Семь космических сестер
Этот год стал поворотным в истории поисков "кузин Земли" благодаря одной находке, совершенной на крайне небольшом расстоянии от нашей планеты. Как обнаружили ученые из НАСА и Европейской южной обсерватории, всего в 40 световых годах от Солнца находится звездная система, где есть сразу семь землеподобных планет, сразу шесть из которых входят в "зону жизни".
Сегодня эта звездная система (TRAPPIST-1) считается главным кандидатом на роль прибежища внеземной жизни. Как показали последующие наблюдения, на ее планетах может присутствовать вода, а уровень активности красного карлика, вокруг которого они вращаются, достаточно низок для того, чтобы он порождал небольшое число "супервспышек", способных уничтожить все следы жизни.
Конечно, семь планет TRAPPIST-1 не лишены недостатков. Они могут быть не аналогами Земли, а вулканическими мирами в том случае, если всегда повернуты одной стороной к светилу и их атмосфера могла быть сдута вспышками и звездным ветром красного карлика, если он обладает сильным магнитным полем.
Тем не менее планеты в этой системе станут, скорее всего, одной из первых целей для прямых поисков воды и следов внеземной жизни при помощи телескопа "Джеймс Уэбб", наследника "Хаббла", который будет запущен на орбиту осенью следующего года.
