Вот и подошло к концу второе десятилетие XXI века. За это время были проведены более миллиона исследований и сделаны сотни прорывных открытий. В этом материале мы попытались выделить самые важные события в науке, основываясь на количестве цитирований, значимости для научного сообщества и развития научной мысли.
#1. Черные дыры и весь мир
Ничто так не объединяет людей как общий враг и… черные дыры. Самое, пожалуй, значительное событие, которым запомнилось это десятилетие — первый снимок черной дыры, сделанный Телескопом Горизонта Событий. Этот виртуальный телескоп, состоящий из нескольких обсерваторий по всему миру, наблюдал за черной дырой в центре галактики M87 в течение двух лет. Обобщив все полученные данные и обработав их, ученые смогли получить наиболее четкий на данный момент снимок черной дыры.
Теперь исследователи хотят добавить в проект еще несколько обсерваторий и попытаться с помощью них получить еще больше данных о физике черных дыр, которые можно будет использовать в течение десятилетий.
#2. Экзопланетный бум
До 2010 года благодаря работе ученых были достоверно подтверждены только 385 случаев открытия экзопланет. За последующие десять лет их прибавилось на 3775 штук. Достичь этого помогли не только усовершенствованные телескопы, но и новые методы обработки данных и помощь астрономов–любителей, которые смогли найти несколько планет в данных, отсеянных именитыми учеными.
Но заслуга открытия львиной доли внесолнечных планет принадлежит телескопу Kepler. Благодаря ему, астрономы смогли открыть первую «суперземлю» в обитаемой зоне Kepler–22 b, обнаружить семь землеподобных планет в системе звезды TRAPPIST-1 и единственную планету, которая находится рядом с разрывом Фултона — области на графике распределения планет по размерам, которая, по мнению ученых, отделяет суперземли от мининептунов.
#3. Мир CRISPR
Человечество всегда мечтало изменить генетические последовательности своего организма. Сама система CRISPR была открыта еще в 1987 году, но только в прошедшем десятилетии ученые смогли создать работающую систему CRISPR/Cas9, которая позволила в лабораторных условиях проводить редактирование генов. Основным препятствием к широкому использованию технологии изначально было высокое число ошибок, которые она порождала.
Но в 2016 году биологам удалось модифицировать CRISPR/Cas9 так, что число ее ошибок снизилось до нуля. Еще одно важное достижение последнего десятилетия — создание системы CRISPR/Cas12a, которая позволяет редактировать гены более точно и подходит для большего числа возможных случаев.
#4. ВИЧ–прорыв
ВИЧ считается сегодня одной из самых опасных возбудителей инфекций. В некоторых регионах России она даже приобрела характер эпидемии. Но за последние десять лет ученые достигли значительного прогресса в лечении и предотвращении развития этого заболевания. В прошлом году, например, исследователям удалось создать вакцину, которая «обучает» иммунную систему бороться с вирусом. На данный момент она проходит этап испытаний на животных.
Кроме того, прошлый год стал знаменателен и потому, что сразу двое врачей объявили об излечении их пациентов от ВИЧ–инфекции. После «берлинского пациента» вторым стал «лондонский пациент», а третьим — «дюссельдорфский». Пока ученые не говорят об их выздоровлении, но оба человека находятся в состоянии ремиссии после пересадки костного мозга.
#5. Гравитационные волны
Их предсказал Эйнштейн в начале прошлого века, а экспериментально обнаружить эти неуловимые колебания пространства–времени удалось только спустя 100 лет, в 2015 году. Астрофизики использовали детекторы LIGO, которые замеряли мельчайшие изменения в положении лазерного луча, идущего по определенной траектории. В 2017 году за это открытие была присуждена Нобелевская премия по физике.
Первое событие, зарегистрированное детекторами, получило название GW150914 и представляло собой слияние двух черных дыр с массами 36 и 29 солнечных, свет от которого шел до нас 1,3 миллиарда лет. После этого последовал ряд открытий других событий — слияний двух нейтронных звезд, нейтронной звезд и черной дыры и двух черных дыр. Кроме того, астрономам удалось разделить гравитационные колебания от новорожденной черной дыры и двух ее «родителей». Это позволило экспериментально подтвердить теорему «волос» черной дыры, которая гласит, что черные дыры можно описать только тремя параметрами: массой, электрическим зарядом и угловым моментом.
#6. Лечение муковисцидоза
Муковисцидоз — это наследственное заболевание, одно из первых, которое врачи пытались лечить. При нем изменяются свойства секретов, выделяемых железами человека — они становятся гуще и труднее выделяются из организма. В связи с этим возникает фиброз — разрастание соединительной ткани и формирование на ней рубцов. Из–за этого с течением времени функции органов становятся все хуже и в конце концов человек погибает от дыхательной недостаточности или других следствий болезни.
Осведомленность людей о заболевании сильно возросла после выхода в прошлом году фильма «В метре друг от друга», где описывается жизнь двух влюбленных с муковисцидозом. В прошлом году Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США одобрило новый препарат для лечения этого заболевания под названием TRIKAFTA. Он прошел клинические испытания, в которых смог стабилизировать индекс массы тела больных и снизить количество легочных проявлений в течение 24 недель приема. Ученые надеются, что препарат поможет, если не полностью вылечить муковисцидоз, то существенно повысить срок жизни пациентов с ним.
#7. Нейронные сети
Сегодня это слово стало привычным всем нам, но еще десять лет назад оно было знакомо в основном специалистам. Резкий рост интереса к нейросетям обусловлен, по большей части работой 2006 года, в которой ученые Университета Торонто создали алгоритмы глубокого обучения нейросетей. Это открыло ученым путь к созданию искусственного интеллекта, который может обучаться и находить закономерности там, где человек это сделать не в силах.
И вот, буквально за десять лет искусственные нейронные сети превратились из игрушек программистов в инструмент, который активно используется в научных исследованиях и позволяет ученым делать новые открытия, которые были бы иначе невозможны. Сегодняшние нейросети могут, например, помочь решить задачу трех тел, распознать замену лица на фотографии или предсказать спектры органических соединений. Но стоит сказать, что у нейросетей все еще впереди благодаря следующей технологии в нашем списке.
#8. Квантовые компьютеры
Эта технология, в отличие от предыдущей, еще не смогла выйти за рамки лабораторий. Пока что ее применение сопряжено с громоздкой инфраструктурой и большим количеством возможных ошибок при проведении вычислений. Нынешние квантовые компьютеры, включая нашумевший чип Sycamore от Google, имеют достаточно мало кубитов для достижения «квантового превосходства» — более высокой производительности и скорости вычислений на квантовых устройствах по сравнению с обычными.
На сегодняшний день предложено множество технологий для создания кубитов и управления ими, но ни одна из них до сих пор не смогла обогнать по производительности даже обычный ПК. А между тем о такой технологии мечтают и создатели нейросетей и деятели финансового мира.
#9. «Новые горизонты»
Аппарат NASA с таким названием был запущен еще в 2006 году, но наиболее важные с научной точки зрения результаты он смог прислать на Землю только в этом десятилетии. Так, например, «Новые горизонты» позволил ученым рассмотреть в превосходном разрешении поверхности Плутона и его спутника Харона. Одним из самых значимых событий миссии стало исследование астероида (486958) Аррокот или, как его раньше называли, Ультимы Туле.
Он стал самым далеким из когда–либо исследованных человеком космических объектов и привлек внимание ученых своей необычной формой, напоминающей снеговика. В результате моделирования исследователям удалось выяснить, что он сформировался из двух разных небесных тел, которые столкнулись и срослись в одно давным–давно. Теперь «Новые горизонты» продолжают исследование других транснептуновых объектов, окончание исследований в рамках миссии намечено на 2026 год.
#10. Климат
Наконец, последним в нашем списке крупных научных событий и исследований стала «климатическая шумиха». А именно — растущая обеспокоенность мирового сообщества ученых и граждан об изменении климата. Дело дошло до того, что было создано предупреждение о мировой климатической катастрофе, подробно описывающее происходящие на Земле процессы и их будущее влияние на нашу жизнь. Под документом поставили свои подписи 13 273 ученых из 156 стран. Ученые предлагают меры борьбы с происходящими негативными изменениями в каждой из сфер, которые затрагивает изменение климата. Они хотят быть услышанными политиками всех мировых государств и особенно сверхдержав.
За последние десять лет с нашей планетой и правда произошли серьезные изменения, из–за чего выросло и количество общественных инициатив, направленных на минимизацию этих последствий. Будем надеяться, что в скором будущем человечеству удастся вернуть климат Земли в более стабильное состояние.