Новости высоких технологий. Будущее науки
Будущее науки. Квантовый ум [Грань между физикой и психологией]
Будущее науки
Этот примитивный обзор процессов, скрытых за числами, дает общее представление о математике и физике. Представьте себе, что вы жили в те времена, когда были открыты или придуманы числа. Вообразите, что вы жили тысячи лет назад. Если бы вы знали об основных процессах осознания, стоящих за наблюдением, то, возможно, сделали бы такие предсказания относительно будущего человечества.
Понимая, что система счета не объясняет весь процесс, вы могли бы предположить (и были бы правы), что математике будущего придется развиваться дальше, чтобы включать в себя многие необщепринятые переживания или переживания необщепринятой реальности, маргинализируемые существующей числовой системой.
Как могли бы возрождаться такие переживания НОР? Возможно, вы догадывались бы, что реальные числа, которыми вы пользуетесь, пришлось бы сделать более сложными, чтобы они включали в себя воображаемые переживания и другие виды опыта НОР. Быть может, вы бы сказали, что каждое число, например 3, должно каким-то образом сопровождаться мнимым числом, возможно чем-то вроде «3/». Ретроспективно, вы были бы правы, ибо в XVII в. действительно появилось новое множество чисел, названных комплексными и мнимыми числами.
Вы бы предвидели историю математики; вы бы поняли, что поначалу люди были бы очарованы использованием чисел, с помощью которых можно создавать реальные (ОР) вещи. Быть может, вы бы догадались, что позднее игнорируемые переживания проявились бы как неопределенности в так называемых реальных измерениях, то есть как неточности в нашем способе подсчета событий, касались ли эти события целых частиц или целых Вселенных. Быть может, вы бы даже угадали «принцип неопределенности» Гейзенберга, открытый в XX в.
Двигаясь вперед к началу третьего тысячелетия, вы могли бы высказывать дальнейшие догадки и подозревать, что наука будет открывать или заново находить то, что мы всегда знали: что личная психология и культура играют свою роль в математике и физике. И что физика, психология и философия должны, тем или иным образом, снова идти рука об руку.
Мышление только в терминах ОР-аспектов чисел скрывает наше отношение к тому, что мы наблюдаем; оно скрывает все личные переживания и психологические допущения, связанные со счетом. Поэтому сегодняшняя физика, основанная на измерениях и вычислениях общепринятой реальности, представляет только часть природы. Использование одних лишь описаний ОР заставляет нас забывать, что многие из наших неопределенностей в отношении природы происходят от чувственного опыта, который мы маргинализировали.
Ведь только то, что нас интересуют дискретные сущности, так как их можно считать, и только то, что мы можем не интересоваться другими процессами, связанными с этими расчетами, вовсе не означает, что дискретные сущности существуют в природе независимо от порождающих их процессов или независимо от наблюдателя. Таким образом, то, что мы считаем, лишь символизирует то, что происходит. Счет не представляет полную реальность того, что подлежит счету.
В древней китайской книге Да Де Цзин также говориться, что Дао, которое движется через каждое события, создавая наш опыт всех событий, отличается от так называемого полного ОР-описания события. Дао, которое можно выразить словами, – это не настоящее Дао.
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
fil.wikireading.ru
Главная | Межрегиональная олимпиада школьников «Будущие исследователи
Олимпиада «Будущие исследователи - будущее науки» входит в Перечень олимпиад школьников, дающих льготы при поступлении в высшие учебные заведения РФ (приказ Минобрнауки РФ от 30.08.2017 № 866, см. на сайте РСОШ)
Учредители: Правительство Нижегородской области, Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, Ярославская государственная медицинская академия Миздравсоцразвития, Ярославский государственный университет им. П.Г.Демидова, Российский федеральный ядерный центр ВНИИЭФ, Пензенский государственный университет.
Олимпиада проводится по следующим общеобразовательным предметам: биология, история, математика, физика, химия, русский язык.
Олимпиада проходит в два тура: отборочный (заочный, очный или интернет-тур, по выбору организаторов) этап и заключительный (очный) этап. Заключительный этап проводится по каждому предмету одновременно в городах Н.Новгород, Саров, Ярославль, Белгород, Пенза, Красноярск, Самара, Екатеринбург, Оренбург, Барнаул, Саранск, Симферополь, Воронеж, Томск.
К участию в олимпиаде приглашаются школьники 7-11 классов. Необходимым условием участия в олимпиаде является согласие на обработку персональных данных, публикацию результатов олимпиады (с указанием персональных данных участников) и олимпиадных работ на данном сайте и сайтах вузов-организаторов! Участникам и их законным представителям необходимо ознакомиться с Порядком проведения олимпиад школьников (Приказ Минобра от 4.04.2014 №267) с изменениями (Приказ Минобра 10.12.2014 №1563).
Олимпиада «Будущие исследователи - будущее науки» проводится как в форме предметной олимпиады, так и в форме предметной олимпиады с проектно-исследовательской компонентой (Харитоновские чтения в г.Саров).
Календарь туров олимпиады (формы, сроки, задания, результаты) в 2017-2018 учебном году
Телефон Центрального Оргкомитета (831)4623777 (Долова Светлана Львовна). 4-25 июля отпуск! Связь только по e-mail!
E-mail [email protected] (задавая вопросы, указывайте, в каком городе и по какому предмету Вы участвуете!)
Обращайтесь в Центральный Оргкомитет только если региональный Оргкомитет не смог ответить на Ваши вопросы!
Контакты региональных Оргкомитетов приведены на страничках этих городов.
www.unn.ru
Будущее науки
I. Что нам пророчат ученные?
Шесть миллиардов жителей планеты Земля, которые готовятся встретить 2000-й год, отчаянно пытаются представить себе, что ждет их в новом тысячелетии.
1.1. Прогнозы в области технологий.
В ближайшие 20 лет компьютеры полностью возьмут на себя заботу о доме. Стиральные машины будут определять нужный режим стирки, а микроволновые печи справятся со всей стряпней. В тело человека будут имплантированы микрочипы, которые позволят регулировать освещение и температуру в жилых помещениях. Такие имплатанты заменят кредитные карточки, ключи от квартиры, паспорта и водительские права.
Уже в начале века на рынок энергоресурсов поступит первая «чистая» и «безопасная» энергия, произведенная установкой, использующей «низкотемпературную» ядерную реакцию. Это будет означать конец «нефтяной» эры. Все нынешние денежные единицы будут отменены. Единицей обмена станет мегаватт-час.
В самом начале века произойдет первое клонирование человека, а в 2025-м появятся клонированные динозавры из генерированных компьютером молекул ДНК.
В начале века один из городов в развивающихся странах будет уничтожен в результате случайного срабатывания ядерного устройства. После коротких дебатов в ООН все ядерное оружие на Земле будет ликвидировано.
На околоземной орбите начнется сооружение космического отеля, а к 2020 году произойдет первая высадка человека на Марс, которая обернется не очень приятными сюрпризами.
Чуть позже ученые засекут инфракрасные сигналы, исходящие из центра Галактики. Однако попытки расшифровать их потерпят неудачу.
Около 2020 года в районе Северного полюса упадет крупный метеорит. Жертв в результате столкновения не будет, однако сильное цунами нанесет ущерб прибрежным районам Гренландии и Канады.
Показатель средней продолжительности жизни сделает резкий скачок. Большинство детей, родившихся в начале века, с большой вероятностью увидят также и век следующий. Генная терапия и новейшие лекарственные препараты будут все более популярными. У каждого человека появится небольшое устройство вроде обычных наручных часов, которое будет выдавать ему полную информацию о состоянии здоровья. К 2050 году будут побеждены многие серьезные заболевания. К сожалению, относительно СПИДа с хорошими прогнозами приходится быть осторожнее.
XXI век будет отмечен распространением бесплодия и падением рождаемости. Численность населения планеты заметно сократится к 2035 году.
Новые технологии преобразят сельское хозяйство. Биоинженерия резко поднимет урожаи. Генетически модифицированные продукты питания сделают пищу вкусной и действительно здоровой, выполняющей одновременно лечебную функцию.
К 2020 году искусственный интеллект достигнет уровня интеллекта человека. С этих пор на Земле будут присутствовать два вида интеллектуальных существ, причем искусственные будут развиваться гораздо быстрее биологических. Грань между производственной жизнью и досугом сотрется. Общению с коллегами на работе будут посвящены два дня в неделю, остальное время информационные технологии позволят трудиться дома.
Количество террористических актов в будущем столетии возрастет, их последствия будут гораздо более разрушительными. Некоторые террористы получат доступ к оружию массового уничтожения.
В 2061 году вернется комета Галлея. Несмотря на столь кардинальные изменения, человечество опять будет обуяно ужасом.
К 2100 году на грани исчезновения окажется 90% из 6 тысяч языков, пока существующих в мире.
Кроме того, к концу столетия будут созданы космические корабли, делающие возможными полеты со скоростью света.
В следующем столетии обострится проблема негативного воздействия на человека разного вида применяемых в сельском хозяйстве химических и биоинженерных препаратов, попадающих в организм человека через продукты питания.
К числу приятных обещаний относится прогноз о том, что ядерная энергетика станет в XXI веке безопасной, а экологически вредные угольные и мазутные ТЭЦ потеряют свое значение.
1.2. Прогнозы метеорологов.
Футурологические прогнозы метеорологов на XXI век сводятся к тому, что процесс глобального потепления продолжится. К концу столетия, вероятнее всего, станет теплее на 3-4 градуса. В целом погода останется столь же капризной, а ее предсказание – таким же трудным.
К числу тревожных прогнозов глобального характера относится предполагаемое истощение к 2025 году водных ресурсов Земли. Сохранится и процесс загрязнения окружающей среды, противоядия которому будут искать целыми институтами, но без особого успеха.
Человечество ожидает множество аномальных природных явлений и неустойчивая, постоянно меняющаяся погода. Циклоны, тайфуны, смерчи, наводнения, цунами и засухи останутся бичом человечества и в технологическом XXI веке.
Особенно много таких событий ожидается в годы Дракона, каковым является, кстати, наступающий 2000 год. Только что пронесшийся над Западной Европой сильнейший разрушительный ураган, стал проявлением огненного дыхания Дракона, который появляется раз в 12 лет.
В начале XXI века, как считают футурологи, произойдет столкновение Земли с крупным – наподобие Тунгусского – метеоритом. Такие столкновения происходят с достаточной регулярностью – видимо, по статистике пришло время для очередного. Большинство экспертов склоняются к тому, что в связи с траекториями близлежащих к нашей планете метеорных потоков и комет произойдет падение метеорита в районе Арктики, что может вызвать таяние льдов и крупное наводнение.
Многое из того, что происходит сейчас, на рубеже тысячелетий, заставляет думать, что грядущие века будут такими же неспокойными, как и минувшие. Семена будущего прорастают сегодня.
Геополитические, экономические, демографические и климатические проблемы нашей планеты переплелись невероятным образом. Все согласны, что в мире действительно происходит нечто очень важное. Процесс этот окрестили «глобализацией», и связан он с обострившимся в последние годы чувством единства мира и смутным ощущением, что национальные правительства неспособны справиться с кризисами, грозящими человечеству.
С геологической точки зрения тысяча лет – это не так уж и долго, считает Дэвид Стивенсон, бывший президент Американского геологического института. До 3000 года ничего неожиданного не случится. Континенты будут все также неторопливо, со скоростью 2-4 см в столетие, дрейфовать, некоторые горные вершины вырастут на метр-другой, другие немного опустятся. И, тем не менее, возможны «сюрпризы». Только в Северной Америке, по словам Стивенсона, катастрофы, сравнимые по масштабам со взрывом вулкана Сент-Хеленс, могут произойти в Каскадных горах, что высятся в штатах Вашингтон и Орегон. Геологи давно ждут сильного землетрясения на Западном побережье США. В центральных районах страны не исключено повторение катастрофы 1811 года, когда подземные толчки на некоторое время обратили вспять воды Миссисипи.
Об угрозе глобального потепления говорят все, но скептики опасаются, что человечество потратит огромные силы и средства впустую, подорвав мировую экономику в борьбе с несуществующей опасностью – связь между деятельностью человека и потеплением климата вовсе не доказана.
Достоверно известно лишь то, что средняя температура воздуха у земной поверхности возросла за минувшие сто лет примерно на полградуса Цельсия, а уровень океана за это время вырос примерно на 10-20 см.
По прогнозу Межправительственной комиссии по проблемам изменения климата, в которую входит около 2000 климатологов, в ближайшие сто лет средняя температура на планете вырастет на 1,5-3 градуса Цельсия, а уровень океана поднимется на 0,2-1 метр. Климатологи предупреждают: их модели не могут быть точными. Для точного прогноза нужно вести наблюдения, по крайней мере, 1400 лет, и по всему земному шару.
Все это не убеждает сторонников активных действий. Пока идут споры, считают они, драгоценное время, когда еще можно что-то предпринять, уходит. А ведь уже в ближайшие 30-50 лет, на их взгляд, человечество столкнется с невиданной катастрофой, которая вызовет тяжелейшие экономические и социальные последствия. Тропический климат установится в Нью-Йорке и Бостоне, ужасные засухи поразят Средний Запад США. С высокими температурами придут неведомые вредители, сорняки и болезни. С каждым годом все чаще будут потрясать мир ураганы, смерчи, наводнения, засухи. Мировой океан поглотит Мальдивские в Индийском океане, Маршалловы – в Тихом, множество островов Карибского моря.
1.3. Что обещают нам демографы?
Не меньше споров вызывает рост населения Земли. Хотя апокалипсические прогнозы Мальтуса не сбылись, последствия беспрецедентного роста населения, начавшегося в эпоху промышленной революции и достигшего пика в шестидесятые годы XX века, до сих пор не ясны. За минувшие сто лет население мира возросло более чем в три раза и совсем недавно перевалило за 6 миллиардов.
Полагаться на демографические прогнозы так же опасно, как и на климатологические. По оценке Бюро переписи населения США, к 2025 году в мире будет жить почти 8 миллиардов человек, а к середине XXI века – 9,3 миллиарда. В дальнейшем рост численности населения замедлится и постепенно прекратится совсем. С этим согласны все демографы. Споры начинаются, когда речь заходит о том, где и как будут жить новые миллиарды людей. Население возрастает почти исключительно за счет развивающихся стран, прежде всего Китая и Индии. Скоро плотность населения в прибрежных городах или плодородных долинах окажется просто катастрофической.
Все это проблемы крайне сложно решить в рамках национального государства. Они требуют согласованных подходов всего мирового сообщества и принципиально новых решений. Самый тяжелый удар экологический, энергетический и демографический кризисы нанесут по слаборазвитым странам.
II. БУДУЩЕЕ РОЖДАЕТСЯ СЕГОДНЯ.
2.1. XXI век будет веком генной терапии.
Циклическая нейтропения – довольно редкое наследственное заболевание, характерное для населения небольших стран, где возможны кровнородственные браки. При нем в крови отсутствуют нейтрофилы – клетки, которые борются с инфекцией. Больные дети обречены либо жить всю свою недолгую жизнь в стерильных боксах, куда даже родным нет доступа, либо принимать огромные дозы антибиотиков. В последние годы разрабатывался такой метод, как донорская трансплантация костного мозга, но она не всегда возможна из-за трудности подбора донора. При самом хорошем лечении такие дети редко доживают до 16-17 лет.
Для переноса здоровых генов в ДНК чаще всего используется так называемый «вирусный вектор». Здоровые гены «приклеиваются» к одному из множества ретровирусов, которые легко интегрируются с геном человека. Ретровирусы не патогенны, но никто не знает, как они поведут себя в отдаленном будущем. Отличаясь высокой изменчивостью, они способны встроиться в наследственный аппарат человека, а возможно, и дать жизнь новым поколениям вирусов, которые будут обладать непредсказуемыми качествами, к примеру, необычайной патогенностью. Не станет ли сегодняшний успех началом катастрофы, которую невозможно будет исправить – на этот вопрос у науки ответа пока нет.
Но как бы там ни было, открыта новая страница в современной медицине – генная терапия из лабораторных экспериментов пришла в обычную клинику.
2.2. Да будет свет!
Что общего между поэтами Гомером, Мильтоном и Асадовым, певцами Рэем Чарльзом и Стиви Уандером? Все они слепцы. Но им не повезло не только со зрением, но и с датой рождения. Живи они в XXI веке, медицина сумела бы им помочь.
К такому выводу подталкивает сообщение из университета в канадском городе Оттава. Группа исследователей под руководством профессора Мэй Гриффит сумела впервые вырастить в лаборатории роговицу глаза человека. Знаменитый глазной хирург Терренс О'Брайен из Университета Джонса Хопкинса в США назвал этот результат «вдохновляющим» и сказал, что сделан важнейший шаг в получении искусственных роговиц для трансплантации и излечения от слепоты. Доктор О'Брайен осторожно подчеркнул, что впереди еще годы исследований, но они будут вестись на качественно новом уровне.
В чем новизна работы Гриффит? Человеческая роговица сложена из пяти слоев. Первый – эпителий – восстанавливается очень быстро. Грубо говоря, его можно ободрать и через сутки он регенерирует, как хвост у ящерицы. Оставшиеся четыре слоя такой способностью практически не обладают. Особенно инертен центральный, самый важный слой – так называемая строма, где сосредоточено 0,9 всей массы роговицы. Никогда в лаборатории клетки стромы заставить размножаться не удавалось.
Прикладное для хирургии значение сенсационного опыта состоит, например, в том, что открывается возможность взять миниатюрный кусочек неповрежденной роговицы больного глаза, вырастить его до нужного размера и провести трансплантацию в том же самом глазе, что исключает всякую вероятность отторжения из-за несовместимости тканей.
2.3. Медицинский суперкомпьютер.
IBM объявила о проекте создания самого быстродействующего в мире компьютера, который будет использоваться для изучения строения протеинов. Это поможет понять природу многих заболеваний и найти методы их лечения. Бюджет проекта составляет 100 миллионов долларов.
Очередной амбициозный план IBM предусматривает разработку нового компьютера семейства RS/6000 под названием Blue Gene, способного выполнять свыше одного квадриллиона операций в секунду, что в 1000 раз превышает производительность машины Deep Blue, победившей в 1997 году чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова. Blue Gene будет работать на основе более миллиона процессоров, каждый из которых способен совершать миллиард операций в секунду, сообщают представители IBM. Каждый из этих процессоров на порядок быстрее любого современного персонального компьютера. Вся эта колоссальная вычислительная мощность будет использоваться для моделирования построения белка из аминокислот. Биохимия всегда была одной из наиболее ресурсоемких областей применения для суперкомпьютерной техники. Однако до последнего времени ее опережали такие задачи, как моделирование глобальных климатических процессов (в том числе и для предсказания погоды), и, разумеется, оборонные задачи – например, виртуальные ядерные испытания.
Если новый компьютер разгадает тайну структуры протеинов, это будет важнейший толчок для дальнейшего развития медицины и биологии.
Протеины, управляющие всей работой клеток в организме человека, образуют очень сложные трехмерные структуры, которые и определяют их функции. Изменение формы протеина существенно влияет на его работу, и даже небольшое изменение формы молекулы может полностью менять его свойства. Впрочем, изучение протеинов – не единственное из будущих применений Blue Gene. Ученые, занимающиеся генной инженерией, уже весьма алчно поглядывают на разработки IBM в области суперкомпьютеров.
2.4. Загадка витамина «Ф».
Фолиевая кислота, один из витаминов группы В, прежде ничем не выделялась среди своих собратьев-витаминов. Но в последние два-три года она стала настоящим возмутителем спокойствия. Именно недостатком в организме человека фолата (так еще называют эту кислоту) объясняют теперь возникновение главной болезни цивилизации (атеросклероза) и нескольких тяжелых врожденных дефектов.
Администрация по контролю за продуктами питания и лекарствами США недавно опубликовала заявление о возможной связи синдрома Дауна с недостатком фолиевой кислоты в организме матери.
Синдром Дауна – тяжелое генетическое заболевание, при котором ребенок получает от родителей лишнюю 21-ю хромосому. За это дети расплачиваются слабоумием, замедленным развитием и прочими врожденными пороками. Синдром Дауна встречается примерно у одного из семисот новорожденных. По мнению биохимика Джилла Джеймса, у матерей, рожающих таких детей, ферменты, участвующие в преобразовании фолиевой кислоты, отличаются от нормальных.
С недостатком фолата связывают также такие тяжелые пороки развития, как анэнцефалия (отсутствие или сильное недоразвитие головного мозга) и расщелина позвоночника, при которой спинной мозг частично не прикрыт. При первой болезни дети рождаются мертвыми или неспособными к жизни, при второй – появляются на свет тяжелыми инвалидами с параличами и нарушениями тазовых функций. Правда, бывают и легкие варианты болезни – различные искривления позвоночника.
Сегодня в самых респектабельных медицинских журналах печатается множество статей о теории гомоцистеинового происхождения атеросклероза. Природное соединение гомоцистеин делает внутреннюю поверхность сосудов более рыхлой, «шершавой». На такой поверхности быстрее оседают холестерин и кальций, которые и образуют атеросклеротическую бляшку. Но, в отличие от холестерина, гомоцистеин не содержится в продуктах. Он образуется в нашем организме, живет очень не долго, так как быстро разрушается. И происходит это двумя способами: или с помощью фолиевой кислоты и витамина В12, или при участии витамина В6. Теперь, представьте, что витаминов в организме недостает. Гомоцистеин разрушается медленно, успевает навредить сосудам. В этом сущность гомоцистеиновой теории атеросклероза. Подсчитано, что если она подтвердится, в США фолиевая кислота будет спасать более 50 тысяч жизней ежегодно.
2.5. «Золотой» век наступит через 50 лет.
Лауреат Нобелевской премии Ричард Смайли в прошлом году заявил в Конгрессе США: события грядущего столетия повергнут мир в шок. А в докладе американской Национальной академии наук, подготовленном для правительства, утверждается, что в XXI веке произойдет самый удивительный переворот в истории цивилизации.
Называют и «виновника» переустройства – нанотехнологии. Они работают с объектами размером 10-9 метра. Впервые о них заговорил около 40 лет назад знаменитый физик, нобелевский лауреат Ричард Фейнман, предсказавший, что человек сможет конструировать материальный мир, манипулируя атомами и молекулами, как болтами и гайками. Вскоре в одном из рассказов Артур Кларк описал домашнюю скатерть –самобранку, которая, беря атомы из воды и земли, готовит любые блюда.
Эти идеи казались невероятными, но прошло всего два десятка лет и началась нанотехнологическая революция. Старт дал туннельный микроскоп, созданный в Швейцарии. Его сверхтонкая игла движется над поверхностью материала на расстоянии, примерно равном размеру атома. Электрический потенциал иглы позволяет «выдернуть» с поверхности материала один атом, перенести его в другую точку, а также имплантировать атом другого вещества.
Один компакт-диск, изготовленный по нанотехнологии, заменит тысячи лазерных. Из наночипов можно будет делать суперкомпьютеры размером с ноготь, с колоссальным быстродействием и памятью, вмещающей всю бывшую «Ленинку». По сравнению с ними нынешние «суперы» покажутся механическими арифмометрами.
Паровая машина, затем электричество, потом компьютер породили научно-технические революции. Нанотехнология окажет куда более фундаментальное воздействие на цивилизацию. Она в корне изменит жизнь общества и каждого человека. Какой будет новая экономика, экология, а главное – человек, у которого почти не останется неудовлетворенных потребностей? Захочет ли он работать? А с другой стороны, найдется ли дело для миллиардов людей, если ненужными станут целые отрасли? Не использует ли человек, в который уже раз новую технику для создания смертоносного оружия? И тогда реализуется сценарий, описанный Станиславом Лемом в романе «Непобедимый»: мириады жучков-роботов носятся в воздухе, уничтожая все живое. Или на этот раз человечество поумнеет?
2.6. Гиперболоид инженера Гарина вот-вот окажется в космосе.
Создание лазерного оружия можно сравнить с рождением оружия ядерного. Та из стран, которая решит эту сложнейшую научно-техническую проблему первой, получит возможность диктовать свои условия мировому сообществу.
Последнее поколение американских космических лазеров с сопловым блоком «Хилти» выдает 15 мегаватт и потребляет водорода и фтора как обычный ракетный двигатель. Чтобы поразить цель, достаточно двух-трех секунд. От одной заправки американский лазер выпускает 20-30 залпов.
Лазерное оружие будет развиваться по двум основным направлениям. Это создание мобильных установок для выполнения тактических задач и, главное, строительство противоракетных комплексов на базе химических лазеров.
Как и ядерная энергия, химический лазер способен творить как благо, так и неисчислимые беды. С его помощью можно научиться управлять термоядерной реакцией и решить в масштабах человечества энергетическую проблему. Мощные лазеры следят за окружающей средой. Еще одна сугубо мирная профессия космического лазера – очищать космос от мусора. Наконец, можно бороться с терроризмом, подавляя труднодоступные горные базы и отрезая коммуникации.
С другой стороны, космический лазер – тоже идеальное средство для террористических акций и диверсий. Им можно поджечь лесной массив, перерезать ветку нефтепровода, нарушить работу навигационных систем, телевизионного вещания и связи. Можно эффективно защищаться от ракетных ударов противника, уничтожать его спутники. Имея три-четыре лазерные космические платформы, любое государство сможет контролировать все околоземное космическое пространство. Это означает монополию на все коммерческие запуски спутников и космических кораблей.
- Организм, созданный с нуля.
Американские ученые из Института генетических исследований в штате Мэриленд взяли простейшую бактерию «микоплазма гениталиум» и уничтожали в ней один ген за другим, чтобы понять, какие именно из них необходимы для поддержания жизни этого простейшего организма. Они обнаружили, что бактерия жизнеспособна при наличии всего 300 генов. Теперь руководитель группы исследователей доктор Крейг Вентер решил создать эти гены искусственно и выстроить их в правильном порядке.
Если это удастся сделать, то тогда впервые на Земле появится принципиально новый живой организм, созданный с нуля. «Совершенно очевидно, что мы сможем создать новый микроорганизм, доселе не существовавший. Мы можем по-настоящему понять одну из формул создания жизни. Надо понимать, что таких формул существует тысячи, если не миллионы. Так что это будет огромным прорывом в науке», - сказал Вентер.
Практическое значение эксперимента огромно: на основе искусственно созданной бактерии можно будет производить лекарства или получать химикаты. Искусственно созданные бактерии могут заняться переработкой токсичных отходов в безвредные вещества или выделением водорода и кислорода из воды.
Однако к этому эксперименту нужно относиться с осторожностью, так как он уводит человечество в абсолютно неведомую область, в мир, где ученые, а затем и связанные с ними производственные компании, смогут создавать и модулировать собственный генезис.
Литература.
http://www.sgi.com/nwesroom/
http://www.symantec.com
Газета «Известия» за сентябрь – декабрь 1999 года.
План.
стр. I. Что нам пророчат ученные? 1.1. Прогнозы в области технологий. 1.2. Прогнозы метеорологов. 1.3. Что обещают нам демографы? II. Будущее рождается сегодня.
XXI век будет веком генной терапии.
Да будет свет!
Медицинский суперкомпьютер.
Загадка витамина «Ф».
«Золотой» век наступит через 50 лет.
Гиперболоид инженера Гарина вот-вот
окажется в космосе.
Организм, созданный с нуля.
Литература.
mirznanii.com
Что будет с наукой в ближайшем будущем?
Если бы вы вернулись на 30 лет назад, мир был бы совершенно другим. Единственными известными планетами были планеты Солнечной системы. Мы понятия не имели, что такое темная энергия. Не было космических телескопов. Гравитационные волны были недоказанной теорией. Мы пока не открыли всех кварков и лептонов, никто не знал, существует ли бозон Хиггса. Мы даже не знали, как быстро расширяется Вселенная. В 2018 году, поколение спустя, мы существенно углубили наши знания в этих вопросах, а также сделали совершенно неожиданные открытия. Что дальше?
Что ученые планируют делать дальше?
Большой галактический кластер Abell 2744 и его эффект гравитационного линзирования на фоне галактик, согласующийся с общей теорией относительности Эйнштейна, растягивающий и увеличивающий свет далекой Вселенной, позволяя увидеть нам самые далекие объекты.
Всему миру пришлось поработать ради этой революции. Телескопы, обсерватории, ускорители частиц, детекторы нейтрино и эксперименты с гравитационными волнами имеются по всему миру, на всех семи континентах и даже в космосе. IceCube на Южном полюсе, «Хаббл», «Гершель» и «Кеплер» в космосе, LIGO и VIRGO, ищущие гравитационные волны, БАК и ЦЕРН — все эти открытия стали возможными благодаря работе тысяч ученых, инженеров, студентов и граждан, неустанно разгадывающих секреты Вселенной. При всем этом важно осознавать, насколько далеко мы зашли: мы понимаем Вселенную лучше любого человека предыдущего поколения, от Ньютона и Эйнштейна до Фейнмана. Они о таком могли только мечтать. Что же будет дальше?
После модернизации магнита БАК энергии запуска почти удвоились. Будущие апгрейды увеличат число столкновений в секунду и позволят извлекать еще больше данных.
Физика частиц
За последние несколько лет мы обнаружили бозон Хиггса, массивность нейтрино и нарушение Т-симметрии. БАК и ЦЕРН работают полным ходом, собирая данные на высоких энергиях. Между тем IceCube и обсерватория Пьера Оже измеряют нейтрино, в том числе высокоэнергетические и космические нейтрино, как никогда прежде. Будущие нейтринные обсерватории вроде IceCube Gen2 (с увеличенным в десять раз объемом столкновений) и ANTARES (детектор с морской водой на десять миллионов тонн) означают, что мы увидим десятикратное увеличение объемов данных, полученных в этих экспериментах и в конечном итоге увидим нейтрино новых сверновых или слияний нейтронных звезд.
Обсерватория IceCube, первая в своем роде нейтринная обсерватория, спроектированная для наблюдения неуловимых высокоэнергетических частиц из-под антарктических льдов.
Не следует преуменьшать важность апгрейдов для протекающих экспериментов. БАК, в частности, собрал только 2% данных, которые должен был собрать за срок службы. Между тем, возможно создание новых экспериментальных установок вроде Международного линейного коллайдера, протонного коллайдера нового поколения или даже (если технологии появятся) релятивистского мюонного коллайдера, которые позволят нам достичь новых границ в понимании физики фундаментальных частиц. Удивительное время жить.
Вид с воздуха на детектор гравитационных волн VIRGO, расположенный возле Пизы (Италия). VIRGO — это гигантский лазерный интерферометр Михельсона с 3-километровыми рукавами, дополненный двумя 4-километровыми детекторами LIGO.
Гравитационные волны
После десятилетий работы над множеством компонентов эпоха гравитационно-волновой астрономии не только наступила, но и успешно продолжается. В настоящее время обсерватории LIGO и VIRGO обнаружили в общей сложности пять слияний черных дыр и одно слияние нейтронных звезд, а после некоторых обновлений обещают стать еще чувствительнее. Это означает, что в следующий раз, когда они заработают, они смогут улавливать еще более тонкие и далекие сигналы. В последующие годы заработают детекторы KAGRA и LIGO в Индии, открывая возможности еще более точных гравитационно-волновых измерений. Гравитационные волны сверхновых, мерцания пульсаров, слияния двойных звезд и даже поглощений черными дырами нейтронных звезд могут быть также на горизонте.
LISA глазами художника
Однако не только LIGO занимается поиском гравитационных волн! В 2030-х годах будет запущена LISA (Laser Interferometer Space Antenna), которая позволит нам находить гравитационные волны сверхмассивных черных дыр, а также волны объектов с низкой частотой. В отличие от LIGO, сигналы LISA позволят нам предсказывать, когда и где будут происходить слияния, чтобы наши оптические телескопы были готовы запечатлеть такое крупное событие. Измерения поляризации космического микроволнового фона позволят выделить остаточные гравитационные волны после инфляции, а также другие сигналы гравитационные волн, которые накапливались миллиарды лет. Это совершенно новая область научных исследований.
Hubble Ultra Deep Field, содержащий 10 000 галактик, некоторые из которых скучкованы и скомканы вместе, это самый глубокий вид Вселенной, который у нас есть, демонстрирующий ее невероятную протяженность от ближайших структур до тех, свет которых шел к нам больше 13 миллиардов лет. И это только начало.
Астрономия и астрофизика
С чего начинается все новое в астрономии? Как будто наши протекающие миссии недостаточно зрелищные. Наземные, воздушные, космические эксперименты постоянно обновляются, дополняются новыми, более мощными инструментами; мы запускаем новые миссии в космос. Недавно запущенные миссии вроде Swift, NuSTAR, NICER и CREAM откроют нам новое окно к самым разным вещам, от энергетических космических лучей до недр нейтронных звезд. Инструмент HIRMES, который должен отправиться на борту SOFIA в следующем году, покажет нам, как диски протозвезд превращаются в раздутые полненькие звезды. TESS, который будет запущен в конце этого года, будет искать потенциально обитаемые планеты земных размеров возле самых ярких и близких к нам звезд в небе.
В 2020 году будет запущен инструмент IXPE, который позволит нам измерять рентгеновские лучи и их поляризацию, предоставит нам новую информацию о космических рентгеновских лучах и самых плотных, самых массивных объектах (вроде сверхмассивных черных дыр) во Вселенной. GUSTO, запущенный в рассчитанном на длительное странствие воздушном шаре над Арктикой, позволит нам изучать Млечный Путь и межзвездную среду, расскажет нам о фазах жизни звезды, от рождения и до самой смерти. XARM и ATHENA должны произвести переворот в рентгеновской астрономии, рассказав нам о формировании структур, потоках, исходящих из галактического центра, а в дальнейшем даже пролить свет на темную материю. Тем временем EUCLID обеспечит нас измерениями далекой вселенной и позволит увидеть тысячи сверхновых.
И все это не говоря о главных миссиях NASA вроде космического телескопа Джеймса Вебба, WFIRST или четырех кандидатов на главную миссию NASA в 2030 годах. Определить, какие из потенциально обитаемых миров обладают атмосферой, и измерить ее содержание; определить, какие строительные элементы жизни присутствуют в молекулярных облаках, и найти самые далекие галактики; найти самые первые звезды, созданные из газа Большого Взрыва, чтобы изучить их формирование и рост — все эти миссии могут помочь ответить на главные философские вопросы о том, откуда взялась наша Вселенная и почему она такая, какая есть.
В то же время на земле строятся массивные телескопы. Large Synoptic Survey Telescope объединит амбиции SDSS и Pan-STARRS и сделает их телескопы в 20 раз мощнее. Square Kilometer Array обещает радиоастрономам открыть тысячи новых черных дыр, а возможно, даже источники, которых мы пока не знаем. Еще мы строим телескопы 30-метрового класса вроде GMT и ELT, которые могут собирать в 100 раз больше света, чем «Хаббл». Секреты Вселенной вот-вот откроются нам.
Это, конечно, лишь верхушка айсберга. В каждой научной области, в каждой подобласти есть своя серия интересных экспериментов и предложений, и даже этот список, представленный здесь, далеко не всеобъемлющий, не включает даже планетарные научные миссии. И хотя космические агентства испытывают трудности с финансированием, тысячи и тысячи людей работают над этими миссиями — планируют, проектируют, строят и проводят их, а потом анализируют результаты. Когда ты в поиске фундаментальной правды о Вселенной, ты пытаешься ответить на такие вопросы:
- Из чего состоит Вселенная?
- Как все вокруг стало таким, каким стало?
- Существует ли жизнь во Вселенной, кроме нас?
- Какой будет конечная судьба всего?
Как сказал Томас Зарбухен из NASA о текущих и будущих миссиях вроде «Хаббла», «Джеймса Вебба», WFIRST и других: «Благодаря этим ведущим миссиям мы понимаем, почему изучаем Вселенную. Это наука в масштабах цивилизации. Если бы мы не делали этого, мы не были бы NASA».
И не просто NASA, а национальные и международные организации, которые работают сообща, позволяют нам искать ответы на вопросы, которых мы не могли даже задать поколение назад. По мере того, как раскрываются секреты Вселенной, они поднимают более глубокие и фундаментальные вопросы о нашем происхождении, композиции и судьбе. Это лучшее время для открытий, потому что Вселенная становится только ярче.
hi-news.ru
Будущее науки
I. Что нам пророчат ученные?
Шесть миллиардов жителей планеты Земля, которые готовятся встретить 2000-й год, отчаянно пытаются представить себе, что ждет их в новом тысячелетии.
1.1. Прогнозы в области технологий.
В ближайшие 20 лет компьютеры полностью возьмут на себя заботу о доме. Стиральные машины будут определять нужный режим стирки, а микроволновые печи справятся со всей стряпней. В тело человека будут имплантированы микрочипы, которые позволят регулировать освещение и температуру в жилых помещениях. Такие имплатанты заменят кредитные карточки, ключи от квартиры, паспорта и водительские права.
Уже в начале века на рынок энергоресурсов поступит первая «чистая» и «безопасная» энергия, произведенная установкой, использующей «низкотемпературную» ядерную реакцию. Это будет означать конец «нефтяной» эры. Все нынешние денежные единицы будут отменены. Единицей обмена станет мегаватт-час.
В самом начале века произойдет первое клонирование человека, а в 2025-м появятся клонированные динозавры из генерированных компьютером молекул ДНК.
В начале века один из городов в развивающихся странах будет уничтожен в результате случайного срабатывания ядерного устройства. После коротких дебатов в ООН все ядерное оружие на Земле будет ликвидировано.
На околоземной орбите начнется сооружение космического отеля, а к 2020 году произойдет первая высадка человека на Марс, которая обернется не очень приятными сюрпризами.
Чуть позже ученые засекут инфракрасные сигналы, исходящие из центра Галактики. Однако попытки расшифровать их потерпят неудачу.
Около 2020 года в районе Северного полюса упадет крупный метеорит. Жертв в результате столкновения не будет, однако сильное цунами нанесет ущерб прибрежным районам Гренландии и Канады.
Показатель средней продолжительности жизни сделает резкий скачок. Большинство детей, родившихся в начале века, с большой вероятностью увидят также и век следующий. Генная терапия и новейшие лекарственные препараты будут все более популярными. У каждого человека появится небольшое устройство вроде обычных наручных часов, которое будет выдавать ему полную информацию о состоянии здоровья. К 2050 году будут побеждены многие серьезные заболевания. К сожалению, относительно СПИДа с хорошими прогнозами приходится быть осторожнее.
XXI век будет отмечен распространением бесплодия и падением рождаемости. Численность населения планеты заметно сократится к 2035 году.
Новые технологии преобразят сельское хозяйство. Биоинженерия резко поднимет урожаи. Генетически модифицированные продукты питания сделают пищу вкусной и действительно здоровой, выполняющей одновременно лечебную функцию.
К 2020 году искусственный интеллект достигнет уровня интеллекта человека. С этих пор на Земле будут присутствовать два вида интеллектуальных существ, причем искусственные будут развиваться гораздо быстрее биологических. Грань между производственной жизнью и досугом сотрется. Общению с коллегами на работе будут посвящены два дня в неделю, остальное время информационные технологии позволят трудиться дома.
Количество террористических актов в будущем столетии возрастет, их последствия будут гораздо более разрушительными. Некоторые террористы получат доступ к оружию массового уничтожения.
В 2061 году вернется комета Галлея. Несмотря на столь кардинальные изменения, человечество опять будет обуяно ужасом.
К 2100 году на грани исчезновения окажется 90% из 6 тысяч языков, пока существующих в мире.
Кроме того, к концу столетия будут созданы космические корабли, делающие возможными полеты со скоростью света.
В следующем столетии обострится проблема негативного воздействия на человека разного вида применяемых в сельском хозяйстве химических и биоинженерных препаратов, попадающих в организм человека через продукты питания.
К числу приятных обещаний относится прогноз о том, что ядерная энергетика станет в XXI веке безопасной, а экологически вредные угольные и мазутные ТЭЦ потеряют свое значение.1.2. Прогнозы метеорологов.
Футурологические прогнозы метеорологов на XXI век сводятся к тому, что процесс глобального потепления продолжится. К концу столетия, вероятнее всего, станет теплее на 3-4 градуса. В целом погода останется столь же капризной, а ее предсказание – таким же трудным.
К числу тревожных прогнозов глобального характера относится предполагаемое истощение к 2025 году водных ресурсов Земли. Сохранится и процесс загрязнения окружающей среды, противоядия которому будут искать целыми институтами, но без особого успеха.
Человечество ожидает множество аномальных природных явлений и неустойчивая, постоянно меняющаяся погода. Циклоны, тайфуны, смерчи, наводнения, цунами и засухи останутся бичом человечества и в технологическом XXI веке.
Особенно много таких событий ожидается в годы Дракона, каковым является, кстати, наступающий 2000 год. Только что пронесшийся над Западной Европой сильнейший разрушительный ураган, стал проявлением огненного дыхания Дракона, который появляется раз в 12 лет.
В начале XXI века, как считают футурологи, произойдет столкновение Земли с крупным – наподобие Тунгусского – метеоритом. Такие столкновения происходят с достаточной регулярностью – видимо, по статистике пришло время для очередного. Большинство экспертов склоняются к тому, что в связи с траекториями близлежащих к нашей планете метеорных потоков и комет произойдет падение метеорита в районе Арктики, что может вызвать таяние льдов и крупное наводнение.
Многое из того, что происходит сейчас, на рубеже тысячелетий, заставляет думать, что грядущие века будут такими же неспокойными, как и минувшие. Семена будущего прорастают сегодня.
Геополитические, экономические, демографические и климатические проблемы нашей планеты переплелись невероятным образом. Все согласны, что в мире действительно происходит нечто очень важное. Процесс этот окрестили «глобализацией», и связан он с обострившимся в последние годы чувством единства мира и смутным ощущением, что национальные правительства неспособны справиться с кризисами, грозящими человечеству.
С геологической точки зрения тысяча лет – это не так уж и долго, считает Дэвид Стивенсон, бывший президент Американского геологического института. До 3000 года ничего неожиданного не случится. Континенты будут все также неторопливо, со скоростью 2-4 см в столетие, дрейфовать, некоторые горные вершины вырастут на метр-другой, другие немного опустятся. И, тем не менее, возможны «сюрпризы». Только в Северной Америке, по словам Стивенсона, катастрофы, сравнимые по масштабам со взрывом вулкана Сент-Хеленс, могут произойти в Каскадных горах, что высятся в штатах Вашингтон и Орегон. Геологи давно ждут сильного землетрясения на Западном побережье США. В центральных районах страны не исключено повторение катастрофы 1811 года, когда подземные толчки на некоторое время обратили вспять воды Миссисипи.
Об угрозе глобального потепления говорят все, но скептики опасаются, что человечество потратит огромные силы и средства впустую, подорвав мировую экономику в борьбе с несуществующей опасностью – связь между деятельностью человека и потеплением климата вовсе не доказана.
Достоверно известно лишь то, что средняя температура воздуха у земной поверхности возросла за минувшие сто лет примерно на полградуса Цельсия, а уровень океана за это время вырос примерно на 10-20 см.
По прогнозу Межправительственной комиссии по проблемам изменения климата, в которую входит около 2000 климатологов, в ближайшие сто лет средняя температура на планете вырастет на 1,5-3 градуса Цельсия, а уровень океана поднимется на 0,2-1 метр. Климатологи предупреждают: их модели не могут быть точными. Для точного прогноза нужно вести наблюдения, по крайней мере, 1400 лет, и по всему земному шару.
Все это не убеждает сторонников активных действий. Пока идут споры, считают они, драгоценное время, когда еще можно что-то предпринять, уходит. А ведь уже в ближайшие 30-50 лет, на их взгляд, человечество столкнется с невиданной катастрофой, которая вызовет тяжелейшие экономические и социальные последствия. Тропический климат установится в Нью-Йорке и Бостоне, ужасные засухи поразят Средний Запад США. С высокими температурами придут неведомые вредители, сорняки и болезни. С каждым годом все чаще будут потрясать мир ураганы, смерчи, наводнения, засухи. Мировой океан поглотит Мальдивские в Индийском океане, Маршалловы – в Тихом, множество островов Карибского моря.
1.3. Что обещают нам демографы?
Не меньше споров вызывает рост населения Земли. Хотя апокалипсические прогнозы Мальтуса не сбылись, последствия беспрецедентного роста населения, начавшегося в эпоху промышленной революции и достигшего пика в шестидесятые годы XX века, до сих пор не ясны. За минувшие сто лет население мира возросло более чем в три раза и совсем недавно перевалило за 6 миллиардов.
Полагаться на демографические прогнозы так же опасно, как и на климатологические. По оценке Бюро переписи населения США, к 2025 году в мире будет жить почти 8 миллиардов человек, а к середине XXI века – 9,3 миллиарда. В дальнейшем рост численности населения замедлится и постепенно прекратится совсем. С этим согласны все демографы. Споры начинаются, когда речь заходит о том, где и как будут жить новые миллиарды людей. Население возрастает почти исключительно за счет развивающихся стран, прежде всего Китая и Индии. Скоро плотность населения в прибрежных городах или плодородных долинах окажется просто катастрофической.
Все это проблемы крайне сложно решить в рамках национального государства. Они требуют согласованных подходов всего мирового сообщества и принципиально новых решений. Самый тяжелый удар экологический, энергетический и демографический кризисы нанесут по слаборазвитым странам.
II. БУДУЩЕЕ РОЖДАЕТСЯ СЕГОДНЯ.
2.1. XXI век будет веком генной терапии.
Циклическая нейтропения – довольно редкое наследственное заболевание, характерное для населения небольших стран, где возможны кровнородственные браки. При нем в крови отсутствуют нейтрофилы – клетки, которые борются с инфекцией. Больные дети обречены либо жить всю свою недолгую жизнь в стерильных боксах, куда даже родным нет доступа, либо принимать огромные дозы антибиотиков. В последние годы разрабатывался такой метод, как донорская трансплантация костного мозга, но она не всегда возможна из-за трудности подбора донора. При самом хорошем лечении такие дети редко доживают до 16-17 лет.
Для переноса здоровых генов в ДНК чаще всего используется так называемый «вирусный вектор». Здоровые гены «приклеиваются» к одному из множества ретровирусов, которые легко интегрируются с геном человека. Ретровирусы не патогенны, но никто не знает, как они поведут себя в отдаленном будущем. Отличаясь высокой изменчивостью, они способны встроиться в наследственный аппарат человека, а возможно, и дать жизнь новым поколениям вирусов, которые будут обладать непредсказуемыми качествами, к примеру, необычайной патогенностью. Не станет ли сегодняшний успех началом катастрофы, которую невозможно будет исправить – на этот вопрос у науки ответа пока нет.
Но как бы там ни было, открыта новая страница в современной медицине – генная терапия из лабораторных экспериментов пришла в обычную клинику.
2.2. Да будет свет!
Что общего между поэтами Гомером, Мильтоном и Асадовым, певцами Рэем Чарльзом и Стиви Уандером? Все они слепцы. Но им не повезло не только со зрением, но и с датой рождения. Живи они в XXI веке, медицина сумела бы им помочь.
К такому выводу подталкивает сообщение из университета в канадском городе Оттава. Группа исследователей под руководством профессора Мэй Гриффит сумела впервые вырастить в лаборатории роговицу глаза человека. Знаменитый глазной хирург Терренс О'Брайен из Университета Джонса Хопкинса в США назвал этот результат «вдохновляющим» и сказал, что сделан важнейший шаг в получении искусственных роговиц для трансплантации и излечения от слепоты. Доктор О'Брайен осторожно подчеркнул, что впереди еще годы исследований, но они будут вестись на качественно новом уровне.
В чем новизна работы Гриффит? Человеческая роговица сложена из пяти слоев. Первый – эпителий – восстанавливается очень быстро. Грубо говоря, его можно ободрать и через сутки он регенерирует, как хвост у ящерицы. Оставшиеся четыре слоя такой способностью практически не обладают. Особенно инертен центральный, самый важный слой – так называемая строма, где сосредоточено 0,9 всей массы роговицы. Никогда в лаборатории клетки стромы заставить размножаться не удавалось.
Прикладное для хирургии значение сенсационного опыта состоит, например, в том, что открывается возможность взять миниатюрный кусочек неповрежденной роговицы больного глаза, вырастить его до нужного размера и провести трансплантацию в том же самом глазе, что исключает всякую вероятность отторжения из-за несовместимости тканей.
2.3. Медицинский суперкомпьютер.
IBM объявила о проекте создания самого быстродействующего в мире компьютера, который будет использоваться для изучения строения протеинов. Это поможет понять природу многих заболеваний и найти методы их лечения. Бюджет проекта составляет 100 миллионов долларов.
Очередной амбициозный план IBM предусматривает разработку нового компьютера семейства RS/6000 под названием Blue Gene, способного выполнять свыше одного квадриллиона операций в секунду, что в 1000 раз превышает производительность машины Deep Blue, победившей в 1997 году чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова. Blue Gene будет работать на основе более миллиона процессоров, каждый из которых способен совершать миллиард операций в секунду, сообщают представители IBM. Каждый из этих процессоров на порядок быстрее любого современного персонального компьютера. Вся эта колоссальная вычислительная мощность будет использоваться для моделирования построения белка из аминокислот. Биохимия всегда была одной из наиболее ресурсоемких областей применения для суперкомпьютерной техники. Однако до последнего времени ее опережали такие задачи, как моделирование глобальных климатических процессов (в том числе и для предсказания погоды), и, разумеется, оборонные задачи – например, виртуальные ядерные испытания.
Если новый компьютер разгадает тайну структуры протеинов, это будет важнейший толчок для дальнейшего развития медицины и биологии.
Протеины, управляющие всей работой клеток в организме человека, образуют очень сложные трехмерные структуры, которые и определяют их функции. Изменение формы протеина существенно влияет на его работу, и даже небольшое изменение формы молекулы может полностью менять его свойства. Впрочем, изучение протеинов – не единственное из будущих применений Blue Gene. Ученые, занимающиеся генной инженерией, уже весьма алчно поглядывают на разработки IBM в области суперкомпьютеров.
2.4. Загадка витамина «Ф».
Фолиевая кислота, один из витаминов группы В, прежде ничем не выделялась среди своих собратьев-витаминов. Но в последние два-три года она стала настоящим возмутителем спокойствия. Именно недостатком в организме человека фолата (так еще называют эту кислоту) объясняют теперь возникновение главной болезни цивилизации (атеросклероза) и нескольких тяжелых врожденных дефектов.
Администрация по контролю за продуктами питания и лекарствами США недавно опубликовала заявление о возможной связи синдрома Дауна с недостатком фолиевой кислоты в организме матери.
Синдром Дауна – тяжелое генетическое заболевание, при котором ребенок получает от родителей лишнюю 21-ю хромосому. За это дети расплачиваются слабоумием, замедленным развитием и прочими врожденными пороками. Синдром Дауна встречается примерно у одного из семисот новорожденных. По мнению биохимика Джилла Джеймса, у матерей, рожающих таких детей, ферменты, участвующие в преобразовании фолиевой кислоты, отличаются от нормальных.
С недостатком фолата связывают также такие тяжелые пороки развития, как анэнцефалия (отсутствие или сильное недоразвитие головного мозга) и расщелина позвоночника, при которой спинной мозг частично не прикрыт. При первой болезни дети рождаются мертвыми или неспособными к жизни, при второй – появляются на свет тяжелыми инвалидами с параличами и нарушениями тазовых функций. Правда, бывают и легкие варианты болезни – различные искривления позвоночника.
Сегодня в самых респектабельных медицинских журналах печатается множество статей о теории гомоцистеинового происхождения атеросклероза. Природное соединение гомоцистеин делает внутреннюю поверхность сосудов более рыхлой, «шершавой». На такой поверхности быстрее оседают холестерин и кальций, которые и образуют атеросклеротическую бляшку. Но, в отличие от холестерина, гомоцистеин не содержится в продуктах. Он образуется в нашем организме, живет очень не долго, так как быстро разрушается. И происходит это двумя способами: или с помощью фолиевой кислоты и витамина В12, или при участии витамина В6. Теперь, представьте, что витаминов в организме недостает. Гомоцистеин разрушается медленно, успевает навредить сосудам. В этом сущность гомоцистеиновой теории атеросклероза. Подсчитано, что если она подтвердится, в США фолиевая кислота будет спасать более 50 тысяч жизней ежегодно.
2.5. «Золотой» век наступит через 50 лет.
Лауреат Нобелевской премии Ричард Смайли в прошлом году заявил в Конгрессе США: события грядущего столетия повергнут мир в шок. А в докладе американской Национальной академии наук, подготовленном для правительства, утверждается, что в XXI веке произойдет самый удивительный переворот в истории цивилизации.
Называют и «виновника» переустройства – нанотехнологии. Они работают с объектами размером 10-9 метра. Впервые о них заговорил около 40 лет назад знаменитый физик, нобелевский лауреат Ричард Фейнман, предсказавший, что человек сможет конструировать материальный мир, манипулируя атомами и молекулами, как болтами и гайками. Вскоре в одном из рассказов Артур Кларк описал домашнюю скатерть –самобранку, которая, беря атомы из воды и земли, готовит любые блюда.
Эти идеи казались невероятными, но прошло всего два десятка лет и началась нанотехнологическая революция. Старт дал туннельный микроскоп, созданный в Швейцарии. Его сверхтонкая игла движется над поверхностью материала на расстоянии, примерно равном размеру атома. Электрический потенциал иглы позволяет «выдернуть» с поверхности материала один атом, перенести его в другую точку, а также имплантировать атом другого вещества.
Один компакт-диск, изготовленный по нанотехнологии, заменит тысячи лазерных. Из наночипов можно будет делать суперкомпьютеры размером с ноготь, с колоссальным быстродействием и памятью, вмещающей всю бывшую «Ленинку». По сравнению с ними нынешние «суперы» покажутся механическими арифмометрами.
Паровая машина, затем электричество, потом компьютер породили научно-технические революции. Нанотехнология окажет куда более фундаментальное воздействие на цивилизацию. Она в корне изменит жизнь общества и каждого человека. Какой будет новая экономика, экология, а главное – человек, у которого почти не останется неудовлетворенных потребностей? Захочет ли он работать? А с другой стороны, найдется ли дело для миллиардов людей, если ненужными станут целые отрасли? Не использует ли человек, в который уже раз новую технику для создания смертоносного оружия? И тогда реализуется сценарий, описанный Станиславом Лемом в романе «Непобедимый»: мириады жучков-роботов носятся в воздухе, уничтожая все живое. Или на этот раз человечество поумнеет?
2.6. Гиперболоид инженера Гарина вот-вот окажется в космосе.
Создание лазерного оружия можно сравнить с рождением оружия ядерного. Та из стран, которая решит эту сложнейшую научно-техническую проблему первой, получит возможность диктовать свои условия мировому сообществу.
Последнее поколение американских космических лазеров с сопловым блоком «Хилти» выдает 15 мегаватт и потребляет водорода и фтора как обычный ракетный двигатель. Чтобы поразить цель, достаточно двух-трех секунд. От одной заправки американский лазер выпускает 20-30 залпов.
Лазерное оружие будет развиваться по двум основным направлениям. Это создание мобильных установок для выполнения тактических задач и, главное, строительство противоракетных комплексов на базе химических лазеров.
Как и ядерная энергия, химический лазер способен творить как благо, так и неисчислимые беды. С его помощью можно научиться управлять термоядерной реакцией и решить в масштабах человечества энергетическую проблему. Мощные лазеры следят за окружающей средой. Еще одна сугубо мирная профессия космического лазера – очищать космос от мусора. Наконец, можно бороться с терроризмом, подавляя труднодоступные горные базы и отрезая коммуникации.
С другой стороны, космический лазер – тоже идеальное средство для террористических акций и диверсий. Им можно поджечь лесной массив, перерезать ветку нефтепровода, нарушить работу навигационных систем, телевизионного вещания и связи. Можно эффективно защищаться от ракетных ударов противника, уничтожать его спутники. Имея три-четыре лазерные космические платформы, любое государство сможет контролировать все околоземное космическое пространство. Это означает монополию на все коммерческие запуски спутников и космических кораблей.
2.7. Организм, созданный с нуля.
Американские ученые из Института генетических исследований в штате Мэриленд взяли простейшую бактерию «микоплазма гениталиум» и уничтожали в ней один ген за другим, чтобы понять, какие именно из них необходимы для поддержания жизни этого простейшего организма. Они обнаружили, что бактерия жизнеспособна при наличии всего 300 генов. Теперь руководитель группы исследователей доктор Крейг Вентер решил создать эти гены искусственно и выстроить их в правильном порядке.
Если это удастся сделать, то тогда впервые на Земле появится принципиально новый живой организм, созданный с нуля. «Совершенно очевидно, что мы сможем создать новый микроорганизм, доселе не существовавший. Мы можем по-настоящему понять одну из формул создания жизни. Надо понимать, что таких формул существует тысячи, если не миллионы. Так что это будет огромным прорывом в науке», - сказал Вентер.
Практическое значение эксперимента огромно: на основе искусственно созданной бактерии можно будет производить лекарства или получать химикаты. Искусственно созданные бактерии могут заняться переработкой токсичных отходов в безвредные вещества или выделением водорода и кислорода из воды.
Однако к этому эксперименту нужно относиться с осторожностью, так как он уводит человечество в абсолютно неведомую область, в мир, где ученые, а затем и связанные с ними производственные компании, смогут создавать и модулировать собственный генезис.
Литература.
1. http://www.sgi.com/nwesroom/
2. http://www.symantec.com
3. Газета «Известия» за сентябрь – декабрь 1999 года.
www.coolreferat.com
Будущее науки глазами Стивена Хокинга. Тайны пространства и времени
Будущее науки глазами Стивена Хокинга
Одной из самых важных и актуальных проблем современного естествознания, с точки зрения Хокинга, является разработка Последней теории или Теории Всего, как он сам ее называет и о создании которой мечтает на протяжении многих лет.
В своей книге «Краткая история времени» он пишет: «Если мы действительно откроем Последнюю теорию, то со временем ее основные принципы станут доступны пониманию каждого, а не только нескольким специалистам. И тогда все мы, философы, ученые и просто обычные люди, сможем принять участие в дискуссии о том, почему так произошло, что существуем мы и существует Вселенная. И если будет найден ответ на такой вопрос, это будет полным триумфом человеческого разума, ибо тогда нам станет понятен замысел Бога».
Говоря о Последней теории, Хокинг имел в виду теорию «супергравитации», о которой мы уже подробно говорили и которая должна объединить все известные современной физике четыре фундаментальные взаимодействия – электромагнитное, сильное или ядерное, слабое с участием нейтрино и гравитационное. По мнению Хокинга, такая теория с вероятностью 50 на 50 процентов будет построена в ближайшие двадцать лет.
Хокинг утверждает, что создание Последней теории наконец завершит стройное здание теоретической физики. «Мы узнаем основные законы, которые управляют Вселенной, – говорил он в Белом доме. – Но не думаю, что, открыв эти законы, мы остановимся на каком-то уровне в их использовании. Из Последней теории не следует существование предела для сложности систем, которые мы можем создавать, и именно в направлении раскрытия этой сложности, по моему мнению, и пойдет основное развитие в следующем тысячелетии».
А так как наиболее сложной из всех известных нам систем является человек, то скорее всего главной практической задачей науки станет перестройка его ДНК с целью усовершенствования генома человека. И даже в том случае, если генная инженерия будет формально запрещена, из этого ничего не получится, так как генотехникой животных и растений заниматься все равно будут. И рано или поздно кто-то перенесет полученный опыт и на человека…
Хокинг убежден, что усовершенствование генома человека неизбежно. Дело в том, что развитие и усовершенствование ЭВМ подчиняется экспоненциальному закону – их сложность и быстродействие удваиваются каждые 18 месяцев. Таким образом, эволюция компьютеров происходит значительно быстрее эволюции биологических систем.
В декабре 1999 года знаменитая компания IBM опубликовала план создания самого быстрого в мире суперкомпьютера стоимостью около 100 миллионов долларов, предназначенного для исследования процессов, происходящих при образовании белков. Это уникальное устройство, по мнению IBM, позволит, наконец, серьезно заняться изучением различных болезней и создать эффективные и безвредные лекарства.
Новый суперкомпьютер RS/6000 будет называться Blue Gene и производить более одного квадриллиона операций в секунду! Это примерно в 1000 раз превосходит возможности вычислительной машины Deep Blue, одержавшей в 1997 году победу над чемпионом мира по шахматам Гарри Каспаровым!
Хокинг предполагает, что между биологическими и электронными интеллектуальными системами начнется борьба за лидерство, острое соревнование. «Я ожидаю, – говорит он, – что как в биологической, так и в электронной сферах сложность будет нарастать со стремительной скоростью и на основе подобных соображений делает вывод о том, что наступающая эпоха неизбежно будет весьма динамичной, она «должна характеризоваться большими изменениями, которые будут сопровождаться напряженностью и нестабильностью». В третьем тысячелетии нас ожидают фундаментальные перемены!
Но человечество, предупреждает Хокинг, может и не дожить до этой великой эпохи. Ибо предстоящее чревато опасностями. Нашей цивилизации угрожает демографический взрыв, исчерпание минеральных энергетических ресурсов, а также глобальная экологическая проблема. «Весьма реальна опасность, – утверждает Хокинг, – что мы уничтожим все на этой планете, так как наша техническая мощь для этого достаточна. И даже если мы не истребим самих себя, то остается возможность впасть в примитивное и жестокое варварство». Однако люди, надеется Хокинг, сумеют справиться с этими опасностями…
О создании Последней научной теории ученые мечтали давно. Еще Декарт верил, что рано или поздно удастся сформулировать такие «начала науки, из которых будут выведены все истины, которые из них можно извлечь». В то же время Декарт считал, что пройдут столетия, прежде чем будет достигнут столь высокий уровень мудрости и совершенства.
В конце XVIII столетия казалось, что эта задача решена, поскольку физикам удалось создать стройное здание классической физики.
Как мы уже отмечали, иной точки зрения придерживались в конце XIX века последователи и сторонники классической механики. А. Лежандр, например, отзывался о Ньютоне так: «Это был не только величайший, но и самый счастливый гений, потому что систему мира можно установить только один раз».
Однако последовавшие открытия заставили ученых отказаться от этой мысли. Появились термодинамика, статистическая физика, а также теория электромагнитных явлений. Эти достижения буквально революционизировали физическую науку, теорию. И к концу XIX века многие физики вновь стали надеяться, что их работа близка к завершению. Остались лишь две нерешенные проблемы – распределение энергии в излучении черного тела и трудности, возникшие при попытках обнаружения эфира. В связи с этим профессор Жолио советовал своему ученику Максу Планку выбрать для себя более интересное и перспективное занятие, чем теоретическая физика.
Ирония истории заключалась в том, что именно Планк в 1900 году стал одним из создателей квантовой механики, сыгравшей лидирующую роль в науке XX столетия. А решение проблемы эфира привело к появлению еще одного фундаментального направления – теории относительности.
Тогда же А. Эйнштейн предпринял попытку, объединив гравитацию с электромагнетизмом, создать Последнюю теорию.
Теперь о том же мечтает Хокинг. Он полагает, что после этого физикам останется лишь заняться ее различными приложениями, например, в области так называемых сложных систем.
Кстати, о сложных системах. Есть основания предполагать, что теория таких систем, которая в известном смысле стоит над всеми другими науками, будет играть особую роль в науке XXI столетия.
В своих прогнозах Хокинг, между прочим, исходит из того, что мир в своей основе достаточно прост, и сложность его описания является недостатком современных фундаментальных научных теорий. Однако, судя по всему, «сложность» представляет собой не менее фундаментальную характеристику окружающего нас мира, чем основные типы физических взаимодействий.
Как считает доктор физико-математических наук Л.В. Лесков, создать Теорию Всего – это значит достичь такого фундаментального уровня описания, исходя из которого можно чисто логическим путем вывести все явления. Однако такое «абсолютное знание» оказалось бы вневременным и надвременным. Но оно не соответствует реальному миру, одной из фундаментальных характеристик которого является существование «стрелы времени».
Если даже предсказания Хокинга оправдаются и Теория Всего будет разработана, то это все же не будет означать, что научное познание окружающего нас мира полностью завершено. По мнению Лескова, из теории, которую Хокинг рассматривает как Последнюю, не следует существование предела сложности как природных систем, так и тех систем, которые мы сами можем создавать. И скорее всего, именно по пути раскрытия этой сложности пойдет основное направление науки XXI столетия.
Дело в том, что включение в динамику известных нам сложных систем явлений необратимости, а также вероятностных процессов, на основании Последней теории Хокинга, к сожалению, не может быть выполнено.
Вневременные законы физики, замечает по этому поводу И. Пригожий, не могут считаться «подлинным отражением фундаментальной истины физического мира, ибо такая истина делает нас чужими в этом мире и сводит к простой видимости множество различных явлений, которые мы наблюдаем».
А это значит, что действительно универсальная теория должна обязательно учитывать необратимость во времени и вероятностные процессы (так называемую динамическую неустойчивость). Теория, не учитывающая этих факторов, не может стать Теорией Всего, так как реальная Вселенная эволюционирует, и потому необратимость и вероятность являются ее фундаментальными свойствами.
Характерно высказывание на этот счет английского астрофизика Роджера Пенроуза, сотрудничающего с Хокингом, но тем не менее, не принимающего его атемпорального видения Вселенной. В своей книге «Новый разум императора» он пишет: «По моему мнению, наша современная картина физической реальности, особенно в том, что касается природы времени, чревата сильнейшим потрясением, еще более сильным, чем то, которое вызвали теория относительности и квантовая механика в их современной форме».
Кроме того, атемпоральный характер Последней теории Хокинга в форме супергравитации – не единственная причина, в силу которой ее нельзя считать универсальной. Дело еще и в том, что традиционные представления о четырех основных физических взаимодействиях, судя по всему, не являются исчерпывающими. Речь идет о существовании пятого – «торсионного взаимодействия», связанного с вращением и кручением, о котором мы говорили выше.
После лекции в Белом доме Хокинга спросили, какого наиболее впечатляющего научного открытия можно, по его мнению, ожидать в обозримом будущем? Таким открытием, ответил он, будет скорее всего то, чего мы не ожидаем, иными словами, это должно быть совершенно удивительное открытие такого же типа, какие в прошлом приводили к великим революциям в науке!
Но, как считает Лесков, такое открытие, видимо, уже совершилось – это раскрытие поразительных свойств физического вакуума!
Последняя теория, о которой мечтает Хокинг, неизбежно окажется бессильной и перед проблемой взаимодействия между духом и телом, то есть проблемой сознания. А, судя по всему, решение этой проблемы будет непосредственно связано с достижениями современных теорий физического вакуума. Между тем Последняя теория, о которой говорит Хокинг, не имеет к этой области природных явлений никакого отношения. И уже по одному этому ее нельзя рассматривать как Теорию Всего…
Лесков ссылается на высказывание Германа Гессе о том, что от гремящего хаоса окружающего мира со всей его пугающей сложностью человеку иногда хочется укрыться за ясными и неподвластными бегу времени картинами простых мифов. Не является ли многовековая мечта ученых о Последней теории, которая поставит наконец точку в поисках Абсолюта, спрашивает Гессе, тайным отражением стремлению людей к спокойствию и устойчивости?
Анализируя выбор научных проблем, который сделал Хокинг, и его подход к этим проблемам, можно предположить, считает Лесков, что на уровне подсознания он руководствовался именно такими мотивами.
Но если любые прогнозы будущего науки носят предположительный и во многом недостоверный характер, то в чем вообще смысл подобных попыток? На этот вопрос ответил немецкий философ Карл Ясперс: «Прогнозы должны вводить нас в сферу возможного, намечать отправные точки нашего плана и наших действий, открывать перед нами далекие горизонты, усиливать наше ощущение свободы сознанием возможного».
Мы постараемся придерживаться этих принципов при описании тех возможных путей, которыми пойдет наука в новом столетии.
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
fil.wikireading.ru
Дорога в будущее науки | Наука будущего
Есть простая истина - не имея достаточного уровня знаний, невозможно успешно решить ни одну из важнейших проблем человечества.
Наука – область деятельности, в которой ищут закономерности поведения природы, в том числе закономерности поведения человека и общества, как ее небольшой части. Такие закономерности подобно прибору ночного видения позволяют видеть то, что без них увидеть невозможно. Они позволяют видеть мир таким, какой он есть на самом деле, а не таким, как нам кажется. С помощью такого видения можно находить успешные решения сложнейших задач, можно добиваться высочайших результатов в различных областях деятельности общества. По своей значимости настоящие научные работы превосходят на порядки все остальное в мире.
Но в этой области деятельности, называемой наукой, полно всего и всякого. Абсолютное число научных работ представляют собой всего лишь интеллектуальный мусор, наукообразие, которым люди занимаются для удовлетворения своего тщеславия или для повышения социального статуса, то есть для получения званий, степеней, должностей, премий, наград и пр. И лишь небольшая часть научных работ представляет собой большую ценность. Благодаря таким работам мы живем в эпоху научно-технического прогресса, который изменил жизнь на нашей планете. Эти работы сделали науку, как область деятельность, особенно ценной и престижной. По этой причине желающих быть причастным к этой области деятельности великое множество. Отсюда и великое множество людей, пытающихся собрать свои малые и большие дивиденды, начиная с самых различных сетей и форумов Интернета, и заканчивая такими престижными организациями, как Академия наук.
Поэтому будущее науки, а, следовательно, и успехи всего человечества зависят всецело от того, насколько успешно в обществе захотят и научатся отделять золото настоящих знаний от всего остального интеллектуального мусора.
А дела в этой области, если сказать мягко, обстоят неудовлетворительно, а если более точно, то просто отвратительно. Сегодня во всем мире нет ни одного информационного ресурса, в котором собирались бы только такие научные работы, выводами которых без сомнений можно успешно пользоваться в практической деятельности.
В общественных науках вообще не знают, как можно отделить научные работы пригодные к употреблению от непригодных. По этой причине некоторые с сарказмом делят науки на естественные и противоестественные (общественные).
Будущее науки зависит полностью от постановки надежных фильтров, отделяющих научные работы, пригодные для использования выводов из них в практической деятельности от непригодных.
Если этого не сделать, то миром будет править невежество. Россия больше всех других стран травилась различными социальными, экономическими и социальными идеями, не проверенных на пригодность их использования в практической деятельности, не проверенных на состоятельность.
А когда нет достаточного уровня знаний, чтобы решать успешно проблемы, то неотвратимо начинается поиск виновных, поиск внутренних и внешних врагов, начинается бессмысленная борьба одних людей против других. Но такая эмоциональная борьба не имеет ничего общего с решением проблем общества.
maxpark.com