23. Плюрипотентность

Простыми словами, плюрипотентность – это свойство клетки, дающее ей возможность превратиться в любую ткань любого органа – хоть в нейрон, хоть в кожу. В 2012 году этот термин был у многих на слуху, так как Нобелевскую премию тогда дали «За открытие того, что зрелые клетки могут быть перепрограммированы в плюрипотентные».
Фактически это открывает потрясающие горизонты для медицины. К примеру, в выращивании органов. В данный момент ученые работают над созданием эффективных технологий, которые поставят производство индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (так называются плюрипотентные клетки, искусственно полученные из обычных, уже сформировавшихся клеток) на конвейер, что, очень возможно, изменит лицо медицины навсегда.

24. Искусственная нейронная сеть

Если хотите узнать, насколько близко ученые подобрались к созданию искусственного интеллекта, то тема искусственных нейронных сетей – то, что вам нужно. Фактически это крайне упрощенный аналог мозга, помещенный в компьютер. Система из виртуальных «нейронов» и динамических связей между ними – «синапсов», которые способны решать определенные задачи – примерно тем же самым способом, как это делают биологические нейроны.


Искусственные нейронные сети используют там, где классические компьютерные алгоритмы бессильны, но где у человеческого мозга явное преимущество. К примеру, в распознавании образов, лиц.
Такие сети, конечно, не являются искусственным интеллектом в предсказанном писателями-фантастами смысле слова – они не мыслят, а послушно решают поставленные перед ними задачи «биологическим» методом. Потрясающим свойством ИНС является способность к обучению: прежде чем дать ИНС задание, ее сначала «учат», как ее решать. Из этого выросло целое научное направление (причем крайне перспективное), которое называется «машинное обучение».

25. Транскраниальная (или трансчерепная) магнитная стимуляция

Этот метод позволяет неинвазивно (то есть без вскрытия) проникнуть под череп человека (или животного) и воздействовать на его нейроны при помощи быстро меняющихся магнитных полей – по сути, при помощи нескольких электродов. Это позволяет «включать» и «выключать» определенные нейроны и группы нейронов, одновременно наблюдая за тем, какой эффект на испытуемого эта стимуляция имеет. Есть также трансчерепная электрическая стимуляция – общая схема такая же, но воздействие происходит уже посредством электрических токов.


Что ТМС, что ТЭС обладают огромными перспективами не только в общенаучном, но и в медицинском контексте. Магнитную/электрическую стимуляцию используют для того, чтобы изучать и лечить болезни (Паркинсона, депрессию), а также, что особенно любопытно, повышать когнитивные способности людей. Например, в 2010 году было показано, что магнитная стимуляция зоны Брока (отвечает за речь и язык) заметно повышает способности испытуемых к обучению грамматике и синтаксическим связям.
Теоретически такая стимуляция может вызвать в человеке и определенные эмоции, однако современные технологии пока не позволяют ТМС/ТЭС забраться настолько глубоко в мозг.

26. Графен

В 2004 году российский и британский физик Константин Новоселов вместе со своим руководителем Андреем Геймом впервые получил в лаборатории графен, или «чудо-материал», как некоторые его называют.
Графен представляет собой двумерный одноатомный слой углерода, который обладает удивительными свойствами: потрясающей прочностью, а также очень высокими теплопроводностью и электропроводностью. Все это делает графен крайне перспективным материалом в области электроники будущего: его часто называют основной для наноэлектроники и наиболее подходящей альтернативой кремнию, который пока что единолично царствует в качестве полупроводниковой основы для современной электроники.


За прошедшие годы графен был получен во множестве лабораторий по всему миру, где его замечательные свойства были многократно доказаны. В 2010 году Новоселову и Гейму дали Нобелевскую премию по физике как раз «за передовые опыты с двумерным материалом – графеном», а дополнительные полезные свойства «чудо-материала» продолжают открывать и по сей день. Ведутся (уже принесшие технологические плоды) исследования по применению графена в таких областях, как медицина и космические технологии.

27. Радиоизотопное датирование

С появлением радиоизотопного датирования стало возможно определять точный возраст практически любых объектов, содержащих радиоактивный изотоп. Работает это так: ученые берут образец – геологический, палеонтологический или археологический – и ищут в нем радиоактивный элемент. Поскольку период полураспада всех радиоактивных изотопов, встречающихся на Земле, известен уже очень давно, ученые смотрят, какая доля обнаруженного изотопа успела распасться за время существования образца, и вычисляют при помощи этого реальный возраст самого образца.


Существует несколько разновидностей радиоизотопного датирования, каждый из которых применим к различным изотопам и, соответственно, различным временным эпохам: это радиоуглеродный, калий-аргоновый и уран-свинцовый метод.
Именно радиоизотопной датировке мы обязаны тем, что знаем точный или абсолютный возраст ключевых исторических событий.

28. Кембрийский взрыв

Около 540 млн лет назад в Мировом океане произошел резкий рост биоразнообразия, получивший название Кембрийского взрыва. За относительно короткий период появились абсолютно новые виды существ – хордовые, моллюски, членистоногие, иглокожие. Также именно тогда укрепилось разделение на хищников и жертв, а многие животные обросли твердым внешним скелетом.


Эволюция, которая в любую другую точку своей истории была очень медленным и постепенным процессом, вдруг значительно ускорилась. Даже Чарльз Дарвин упоминал в своих работах, что Кембрийский взрыв не вписывается в его представления об эволюции.
Сейчас однако известно, что многие виды животных, появление которых раньше ассоциировали с Кембрийским взрывом, появились еще во времена докембрия. Главный вопрос постепенно сместился с «откуда взялось столько новых видов» на «почему у очень многих животных появился твердый минеральный скелет». По этому поводу существует много гипотез, и точного ответа пока нет.

29. Секвенирование

Технологии секвенирования позволяют расшифровать в текстовом виде последовательности нуклеотидов или аминокислот участков генов, целых генов и даже всего генома организма, то есть всей совокупности наследственной информации, заключенной в молекуле ДНК.
Для этого используют особые устройства – секвенаторы, которые со временем становятся все более компактными, мощными и быстрыми.
Доступная расшифровка генома открывает большие возможности: вы не только можете узнать, какие гены у вас присутствуют (а какие – нет), но и использовать эту информацию для более эффективного лечения, к примеру, онкологических заболеваний, или просто для профилактики.


Сейчас секвенаторы уже выпускает ряд частных компаний, правда, стоят они недешево – в среднем около полумиллиона евро. Есть, однако, и революционный «настольный» секвенатор PGM (Personal Genome Machine, машина персонального генома), не очень мощный, но недорогой – он стоит всего 50 тыс. долларов и обладает габаритами около полуметра. Рано или поздно, считают эксперты, цены на подобные устройства упадут настолько, что люди начнут секвенировать свои геномы просто из любопытства.

30. Энтропия

Противостояние хаоса и порядка – на самом деле нечто большее, чем философия. В термодинамике – разделе физики, который изучает динамику теплоты, понятием энтропия описывается степень «хаотичности», беспорядочности системы. Это же понятие широко применяется в теории информации.
Поскольку любая система стремится к полному равновесию, ее энергия, то есть тепло, постепенно рассеивается. В замкнутой системе – к примеру, в герметичной комнате – это постепенно приведет к ситуации, когда теплота будет одной и той же в любой точке комнаты.
По этой причине второе начало термодинамики гласит, что энтропия в замкнутой системе не может уменьшаться. На деле это означает, что она только увеличивается – рассеивается тепло, исчезают любые неравномерности.


В свое время из-за хорошей доказуемости второго закона термодинамики даже была предложена довольно пугающая версия конца света. Согласно этой гипотезе, известной как «тепловая смерть Вселенной», температура нашей Вселенной когда-нибудь станет одной и той же в любой ее точке. То есть любые упорядоченные энергетические системы, будь это звезда или человек, постепенно перестанут существовать, а механическая работа в таком мире станет попросту невозможна – ведь тепло будет рассредоточено по пространству с абсолютной однородностью. Никаких событий или явлений в такой Вселенной уже по определению происходить не может.
Но жизнь на Земле, как и прогресс человечества, бросают вызов хаосу в лице энтропии: вся наша история свидетельствует о локальном уменьшении энтропии, то есть об усложнении системы, будь это эволюция видов или научно-технологический прогресс.
Ученые объясняют это тем, что Земля является открытой, а не замкнутой системой, и она постоянно подвергается внешнему воздействию – в виде метеоритов, космической радиации и т. д.
Что касается всей Вселенной, то единого мнения о том, замкнута это система или открыта, нет: слишком уж ограничены наши знания о ней – мы видим лишь ее часть, так называемую наблюдаемую Вселенную.
С уверенностью можно сказать только одно: по крайней мере, на нашей планете вселенский порядок пока все-таки побеждает вселенский хаос.