Пять главных научных открытий 2016 года

Готов поспорить, что много веков спустя наши потомки будут помнить 2016 год не из-за смертей известных людей или политических неурядиц, — 2016-й останется в истории как год, когда подтвердилось одно из важнейших предсказаний Эйнштейна, сделанное сто лет назад: оказывается, движущиеся массы вызывают возмущение пространства-времени, которое существует независимо от исходных масс.

Принятый научный термин — гравитационные волны — вполне метафоричен и позволяет обывателям понять суть сложной научной концепции с помощью собственного повседневного опыта. Представьте, что вы бросаете в воду камень, — в нашем примере он представляет массу, например слияние двух черных дыр. Упав в воду, камень вызывает рябь на ее поверхности — эти волны, представляющие, собственно, рябь пространства-времени, распространяются независимо от вызвавшего их объекта.

Гравитационные волны проходят через Вселенную со скоростью света — источник, вызвавший распространение волны, которое ученые зафиксировали прошлой осенью и сделали достоянием общественности в феврале этого года, расположен в 1,3 миллиарда световых лет от Земли. Когда произошло замеченное нами теперь слияние двух черных дыр, жизнь на нашей планете существовала только в виде одноклеточных организмов, которые еще даже не освоили половое размножение. Поистине космический масштаб.

Экспериментальное подтверждение существование гравитационных волн доказало, что человечество более-менее правильно понимает суть происходящих во Вселенной процессов, а значит, мы на верном пути и новые удивительные открытия ждут впереди.

К слову о космическом масштабе: сколько планет в Солнечной системе? Если вы считаете, что планет девять, значит, либо пропустили все важные астрономические новости последнего десятилетия, либо очень внимательно следили за ними в 2016 году.

Большую часть XX века мы считали Плутон девятой планетой от Солнца. Но в 2005 году астроном Майкл Браун открыл новый объект за орбитой Нептуна, названный позже Эридой. Эрида оказалась чуть больше (или, по крайней мере, сопоставимой) с Плутоном, а после нее были открыты и другие транснептуновые объекты. Астрономическое сообщество оказалось перед выбором: считать их всех планетами или принять новое определение планет. Выбрали второе: с 2006 года к планетам стали относить только тела, вращающиеся вокруг Солнца по индивидуальной орбите, без многочисленных соседей. Так в праве называться планетами было отказано Плутону, Эриде и другим телам за орбитой Нептуна, который теперь считался последней, восьмой планетой Солнечной системы.

Впрочем, на этом научная мысль не остановилась: в удаленных частях нашей звездной системы наблюдались аномалии, которые позволяли предположить, что девятая планета все же существует. В 2016 году все тот же Майкл Браун вместе со своим молодым коллегой Константином Батыгиным высказал гипотезу о существовании планеты с массой намного больше земной, которая должна находиться от Солнца в 20 раз дальше, чем Нептун. Расчеты астрономов выглядят убедительно, но для их подтверждения нужно провести непосредственные наблюдения «Планеты X», поэтому гипотезу Брауна — Батыгина мы помещаем в открытия года авансом. В любом случае, такие новости привлекают массовый интерес к астрономии и, возможно, вдохновят будущие поколения исследователей.

В отличие от гипотетической девятой планеты Солнечной системы, экзопланета Проксима Центавра b, открытая в 2016 году, совершенно реальна. Звезда Проксима Центавра — ближайшая к Земле, она находится всего в 4,2 световых лет от нас. Вращающаяся вокруг нее планета Проксима Центавраb сопоставима по размеру с нашей планетой и, что самое важное, находится в пределах зоны обитаемости своей звезды. Это означает, что на поверхности ближайшей к нам экзопланеты может находиться жидкая вода. Разумеется, условия для существования воды еще не означают того, что на планете есть жизнь, но такое открытие — буквально по соседству с нами — точно станет дополнительным стимулом для поисков внеземной жизни.

Пока же Проксима Центавра b является поводом для смелых гипотез относительно того, как могли бы выглядеть формы жизни на ней. Ученые, в частности, предположили, что для защиты от ультрафиолетовых вспышек звезды, которая более активна, чем Солнце, живые организмы на планете должны использовать флуоресценцию, как делают некоторые коралловые полипы.

Ученые из Кембриджского университета в 2016 году в лабораторных условиях поддерживали живым человеческий эмбрион в течение тринадцати дней. Достигнутая исследователями продолжительность жизни эмбриона почти в два раза превышает прежние результаты. Почему это важно? Раньше ученым приходилось имплантировать эмбрион в матку не позднее седьмого дня после оплодотворения яйцеклетки, что исключало возможность непосредственного наблюдения за развитием плода на более поздних стадиях. Удвоив срок жизни эмбриона в лаборатории, исследователи смогут изучать, какие изменения происходят в нем на клеточном и молекулярном уровнях. Полученные результаты в будущем позволят повысить эффективность искусственного оплодотворения.

Достижение британских ученых уже стало поводом для этических дебатов. Сейчас британские законы запрещают выращивать эмбрион в лаборатории более двух недель. Пока у исследователей не было инструментов продления жизнеспособности эмбриона дольше недели, это ограничение мало кого волновало, но теперь могут появиться предложения увеличить законодательный лимит. Это, в свою очередь, непременно вызовет вопросы о том, этично ли проводить эксперименты с человеческими эмбрионами, которые старше двух недель.

В 2016 году ученые потратили много времени на изучение обезьян — полагаю, окончательно разочаровавшись в людях. Один из самых интересных экспериментов соединяет элементы биологии и реалити-шоу, ставя в процессе сложные вопросы об уникальности человека.

Долгое время ученые считали, что так называемая теория сознания, то есть способность воспринимать переживания других существ, является типично человеческой чертой. Мы думаем о том, что думают другие люди: каковы их намерения, ожидания и убеждения, в том числе ложные. Оказалось, обезьяны тоже могут проявлять это качество. Наиболее наглядно это продемонстрировала в 2016 году американо-японская команда ученых.

Человекообразные обезьяны любят драму не меньше людей. Они с удовольствием следят за конфликтами между индивидами и с любопытством ждут развития событий. В ходе эксперимента ученые сняли фильм, который затем показывали подопытным обезьянам, отслеживая движение их глаз. В фильме человек в костюме обезьяны отбирает камень у другого человека и прячет его под одну из стоящих тут же коробок. Обезьяна-зритель внимательно следит за происходящим. Второй человек уходит, после чего герой в обезьяньем костюме сначала перепрятывает, а потом вообще уносит камень.

Человек, у которого отобрали камень, возвращается и пытается вернуть камень. Внимание, вопрос: к какой коробке потянется человек? Логично предположить, что к той, под которую, по его мнению, противник спрятал камень. Судя по движению глаз обезьян, они считают так же: когда человек возвращался, обезьяны смотрели на эту коробку — то есть они понимали ложные ожидания героя фильма.

В другом исследовании 2016 года ученые доказали, что голосовой аппарат макак способен воспроизводить звуки человеческой речи. Анатомическое строение не мешает этому, а не разговаривают обезьяны по другой причине — вероятно, из-за отсутствия нейронных механизмов, обеспечивающих контроль голосовых связок.

Получается, что обезьяны намного ближе к нам, чем мы предполагали: и анатомическая способность говорить, и способность воспринимать чужие переживания должны были присутствовать у наших последних общих предков.