Нерешенные загадки науки. Вселенная началась с Большого Взрыва? Что происходит в «сердце» землетрясения

За последние два столетия наука ответила на множество вопросов о природе и законах, которым она подчиняется. Мы смогли исследовать галактики и атомы, составляющие материю. Мы построили машины, которые могут считать и решать проблемы, неподвластные решению силами человека. Мы решили вековые математические задачи и создали теории, которые дали математике новые проблемы. Эта статья не об этих достижениях. Эта статья о проблемах в науке, которые по-прежнему заставляют ученых искать и задумчиво чесать головы в надежде, что когда-нибудь эти вопросы приведут к возгласу «Эврика!».

Турбулентность

Турбулентность - слово далеко не новое. Вам оно известно как слово, описывающее внезапную тряску во время полета. Тем не менее турбулентность в механике жидкостей - совершенно другое дело. Летная турбулентность, технически называемая «турбулентностью при ясном небе», возникает при встрече двух воздушных тел, движущихся на разных скоростях. Физики, однако, с трудом объясняют это явление турбулентности в жидкостях. Математикам снятся кошмары о ней.

Турбулентность в жидкостях окружает нас всюду. Струя, вытекающая из крана, полностью распадается на хаотичные частицы жидкости, отличные от единого потока, которые мы получаем, когда открываем кран. Это один из классических примеров турбулентности, который используется для объяснения явления школьникам и студентам. Турбулентность распространена в природе, ее можно встретить в различных геофизических и океанических потоках. Она также важна для инженеров, поскольку часто рождается в потоках над лопастями турбин, закрылками и другими элементами. Турбулентность характеризуется случайными колебаниями в таких переменных, как скорость и давление.

Хотя на тему турбулентности было проведено много экспериментов и получено много эмпирических данных, мы все еще далеки от убедительной теории о том, что именно вызывает турбулентность в жидкости, как она контролируется и что именно упорядочивает этот хаос. Решение проблемы осложняется еще и тем, что уравнения, определяющие движение жидкости - уравнения Навье-Стокса - весьма трудно анализировать. Ученые прибегают к высокопроизводительным методикам вычислений, наряду с экспериментами и теоретическими упрощениями в процессе изучения явления, но полной теории турбулентности нет и нет. Таким образом, турбулентность жидкости остается одной из важнейших нерешенных проблем физики на сегодняшний день. Нобелевский лауреат Ричард Фейнман назвал ее «наиболее важной нерешенной проблемой классической физики». Когда квантового физика Вернера Гейзенберга спросили, если бы он предстал перед Богом и получил возможность попросить его о чем угодно, что бы это было, физик ответил: «Я задал бы ему два вопроса. Почему относительность? И почему турбулентность? Думаю, на первый вопрос у него точно будет ответ».

Ресурс Digit.in получил шанс поговорить с профессором Роддамом Нарасимхой и вот, что тот ответил:

«На сегодняшний день мы не в состоянии прогнозировать простейшие турбулентные потоки, не обращаясь к экспериментальным данным о самом потоке. К примеру, в настоящее время невозможно предсказать потерю давления в трубе с турбулентным потоком, но благодаря умному использованию данных, полученных в экспериментах, она становится известна. Основная проблема в том, что интересные нам проблемы турбулентных потоков почти всегда в высочайшей степени нелинейны, и математики, которая сумела бы справиться с такими чрезвычайно нелинейными проблемами, похоже, не существует. Среди многих физиков долгое время было распространено поверье, что когда в их теме всплывает новая проблема, каким-то образом, словно по волшебству, необходимая для решения математика вдруг оказывается уже изобретенной. Проблема турбулентности демонстрирует исключение из этого правила. Законы, управляющие проблемой, хорошо известны и для простых жидкостей не под давлением в нормальных условиях заключены в уравнениях Навье-Стокса. Но решения остаются неизвестными. Нынешняя математика неэффективна в решении проблемы турбулентности. Как сказал Ричард Фейнман, турбулентность остается величайшей из нерешенных проблем классической физики».

Важность изучений турбулентности породила новое поколение вычислительных методик. Решение, хотя бы приблизительное, теории турбулентности позволит науке делать лучшие прогнозы погоды, проектировать энергоэффективные автомобили и самолеты и лучше понимать различные природные явления.

Происхождение жизни

Мы всегда были одержимы изучением возможности существования жизни на других планетах, но есть один вопрос, который волнует ученых больше: как жизнь появилась на Земле? Хотя ответ на этот вопрос не принесет особой практической пользы, путь к ответу может привести к ряду интересных открытий в областях от микробиологии до астрофизики.

Ученые считают, что ключ к пониманию происхождения жизни может быть в выяснении того, как две характерных особенности жизни - размножение и генетическая передача - появились в виде процессов в молекулах, которые получили способность репликации. Это привело к образованию так называемой теории «первичного бульона», согласно которой на юной Земле непонятным образом появилась смесь, этакий бульон из молекул, которая насыщалась энергией солнца и молний. За долгое время эти молекулы должны были сложиться в более сложные органические структуры, из которых состоит жизнь. Эта теория получила частичную поддержку в процессе знаменитого эксперимента Миллера-Ури, когда двое ученых создали аминокислоту, пропуская электрические заряды через смесь простых элементов из метана, аммиака, воды и водорода. Однако открытие ДНК и РНК поумерило изначальный восторг, поскольку кажется невозможным, что такая элегантная структура, как ДНК, сможет развиться из примитивного бульона химических веществ.

Существует течение, которое предполагает, что юный мир был скорее РНК-миром, чем ДНК-миром. РНК, как выяснилось, обладает способностью ускорять реакции, оставаясь неизменной, и хранить генетический материал вместе со способностью к воспроизводству. Но чтобы назвать РНК оригинальным репликатором жизни вместо ДНК, ученые должны найти свидетельства элементов, которые могли образовать нуклеотиды - строительные блоки молекул РНК. Дело в том, что нуклеотиды крайне сложно произвести, даже в лабораторных условиях. Первичный бульон кажется неспособным к произведению этих молекул. Такой вывод привел к другой школе мысли, которая полагает, что органические молекулы, присутствующие в примитивной жизни, обладают внеземным происхождением и были доставлены на Землю из космоса на метеоритах, что привело к развитию теории панспермии. Другое возможное объяснение сводится к теории «железо-серного мира», которая утверждает, что жизнь на Земле образовалась глубоко под водой, вышла из химических реакций, которые происходят в горячей воде под высоким давлением, найденной вблизи гидротермальных источников.

Весьма примечательно, что даже после 200-летней эпохи индустриализации мы до сих пор не знаем, как на Земле появилась жизнь. Впрочем, интерес к этой задаче всегда остается на хорошем температурном уровне.

Фолдинг белка

Путешествие в чертоги памяти приведет нас к школьным урокам химии или физики, которые мы все так любили (ну, почти все), где нам объясняли, что белки - крайне важные молекулы и строительные кирпичики жизни. Молекулы белка состоят из последовательностей аминокислот, которые влияют на их структуру и, в свою очередь, определяют специфическую деятельность белка. То, как белок укладывается и принимает уникальную нативную пространственную структуру, остается старой загадкой в науке. Журнал Science когда-то назвал фолдинг белка одной из крупнейших нерешенных проблем науки. Проблема, по своей сути, состоит из трех частей: 1) как именно белок эволюционирует в свою финальную нативную структуру? 2) можем ли мы вывести вычислительный алгоритм, чтобы спрогнозировать структуру белка по последовательности его аминокислот? 3) учитывая большое число возможных конформаций, как белок укладывается так быстро? За последние несколько десятилетий на всех трех фронтах был проделан существенный прогресс, тем не менее ученые до сих пор полностью не расшифровали ведущие механизмы и скрытые принципы фолдинга белка.

В процессе фолдинга задействовано большое количество сил и взаимодействий, которые позволяют белку достичь состояния самой низкой из возможных энергий, что придает ему стабильность. Из-за большой сложности структуры и большого количества вовлеченных силовых полей, довольно трудно понять точную физику процесса фолдинга небольших белков. Проблему прогнозирования структуры пытались решить в комбинации с физикой и мощными компьютерами. И хотя с небольшими и относительно простыми белками был достигнут определенный успех, ученые до сих пор пытаются точно спрогнозировать сложенную форму сложных многодоменных белков по их аминокислотной последовательности.

Чтобы понять процесс, представьте, что находитесь на перекрестке тысячи дорог, которые ведут в одном направлении, и вам нужно выбрать путь, который приведет вас к цели за наименьшее время. Точно такая же, только более масштабная проблема лежит в кинетическом механизме фолдинга белка в определенное состояние из возможных. Было выяснено, что случайные тепловые движения играют большую роль в быстрой природе фолдинга и что белок «пролетает» через конформации локально, избегая неблагоприятные структуры, но физический путь остается открытым вопросом - и его решение может привести к появлению более быстрых алгоритмов прогнозирования структуры белка.

Проблема фолдинга белка остается горячей темой в биохимических и биофизических исследованиях современности. Физика и вычислительные алгоритмы, разработанные для фолдинга белка, привели к разработке новых искусственных полимерных материалов. Помимо вклада в рост научных вычислений, проблема привела к лучшему пониманию заболеваний вроде диабета II типа, Альцгеймера, Паркинсона и Хантингтона - в этих расстройствах неправильный фолдинг белков играет важную роль. Лучшее понимание физики фолдинга белка может не только привести к прорывам в материаловедении и биологии, но и произвести революцию в медицине.

Квантовая теория гравитации

Мы все знаем о яблоке, которое упало на голову Ньютона и привело к открытию гравитации. Сказать, что после этого мир перестал быть прежним, - не сказать ничего. Затем появился Альберт Эйнштейн с его общей теорией относительности. Он заново взглянул на гравитацию и искривление пространства-времени, ткани, из которой состоит Вселенная. Представьте тяжелый шар, лежащий на кровати, и небольшой шар, который лежит неподалеку. Тяжелый шар давит на простынь, искривляя ее, и маленький шар скатывается по направлению к первому шару. Теория гравитации Эйнштейна работает шикарно и объясняет даже искривление света. Тем не менее, когда дело доходит до субатомных частиц, работа которых объясняется законами квантовой механики, ОТО выдает довольно странные результаты. Разработка теории гравитации, которая сможет объединить квантовую механику и теорию относительности, две наиболее успешных теории 20 века, остается крупнейшей исследовательской задачей науки.

Эта проблема породила новые и любопытные области в физике и математике. Наибольшее внимание привлекла так называемая теория струн. Теория струн заменяет понятие частиц крошечными вибрирующими струнами, которые могут принимать различные формы. Каждая струна может вибрировать определенным образом, который придает ей определенную массу и спин. Теория струн невероятно сложна и математически устроена в десяти измерениях пространства-времени - на шесть больше, чем мы привыкли считать. Эта теория успешно объясняет множество странностей брака гравитации с квантовой механикой и в свое время была устойчивым кандидатом на должность «теория всего».

Другая теория, формулирующая квантовую гравитацию, называется петлевой квантовой гравитацией. ПКГ относительно менее амбициозна и старается быть, прежде всего, уверенной теорией гравитации, не замахиваясь на великое объединение. ПКГ представляет пространство-время как ткань, образованную крошечными петельками, отсюда и названием. В отличие от теории струн, ПКГ не добавляет лишних измерений.

Хотя у обеих теорией есть свои плюсы и минусы, теория квантовой гравитации остается нерешенным вопросом, поскольку ни одна из теорий не была доказана экспериментально. Экспериментальная проверка и подтверждение любой из вышеупомянутых теорией остается гигантской проблемой экспериментальной физики.

Теория квантовой гравитации едва ли возымеет значимый эффект в нашей повседневной жизни, однако, будучи обнаруженной и доказанной, станет мощным свидетельством того, что мы далеко продвинулись в науке и можем двигаться дальше, в направлении физики черных дыр, путешествий во времени и червоточин.

Гипотеза Римана

В одном из интервью известный теоретик чисел Теренс Тао назвал простые числа атомными элементами теории чисел, довольно веская характеристика. У простых чисел только два делителя, 1 и само число, и таким образом они являются простейшими элементами в мире чисел. Простые числа также чрезвычайно неустойчивы и не вписываются в шаблоны. Большие числа (произведение двух простых чисел) используются для шифрования миллионов безопасных транзакций онлайн. Простая факторизация такого числа займет вечность. Тем не менее, если мы каким-то образом постигнем случайный, на первый взгляд, характер простых чисел и лучше поймем их работу, мы приблизимся к чему-то великому и буквально взломаем Интернет. Решение гипотезы Римана может привести нас на десять шагов ближе к пониманию простых чисел и будет иметь серьезные последствия в банковской, коммерческой структурах и безопасности.

Как уже было упомянуто, простые числа известны своим непростым поведением. В 1859 году Бернхард Риман обнаружил, что количество простых чисел, не превосходящих x, - функция распределения простых чисел, обозначаемая пи (x) - выражается через распределение так называемых «нетривиальных нулей» дзета-функции. Решение Римана связано с дзета-функцией и связанным распределением точек на линии целых чисел, для которых функция равна 0. Гипотеза связана с определенным набором этих точек, «нетривиальных нулей», которые, как полагают, лежат на критической линии: все нетривиальные нули дзета-функции имеют действительную часть, равную ½. Эта гипотеза подтвердила более миллиарда таких нулей и может открыть тайну, окутывающую распределение простых чисел.

Любой математик знает, что гипотеза Римана остается одной из самых крупных загадок без ответа. Решение ее не только повлияет на науку и общество, но и гарантирует автору решения приз в миллион долларов. Это одна из семи великих загадок тысячелетия. Попыток доказать гипотезу Римана было великое множество, но все они остались безуспешными.

Механизмы выживания тихоходок

Тихоходки - это класс микроорганизмов, которые довольно распространены в природе во всех климатических зонах и на любых высотах наших семи континентов. Но это не обычные микроорганизмы: они обладают чрезвычайными способностями к выживанию. Взять хотя бы то, что это первые живые организмы, которые могут пережить опасный вакуум космоса. Немного тихоходок вышли на орбиту ракеты «Фотон-М3», были подвергнуты воздействию всех сортов космической радиации и вернулись практически невредимыми.

Эти организмы не только способны выживать в космосе, но и могут выдерживать температуры чуть выше абсолютного нуля и кипения воды. Также они спокойно переносят давление Марианской впадины, 11-километровой трещины в Тихом океане.

Исследования сводят ряд невероятных способностей тихоходок к криптобиозу, ангидробиозу (высушиванию) - состоянию, в котором метаболическая активность чрезвычайно замедляется. Высушивание позволяет существу терять воду и практически останавливать метаболизм. Получив доступ к воде, тихоходка восстанавливает свое исходное состояние и продолжает жить, будто ничего не произошло. Эта способность помогает ей выживать в пустыне и при засухе, но как этот «маленький водяной медведь» умудряется выживать в космосе или при экстремальных температурах?

В своей высушенной форме тихоходка активирует некоторые жизненно важные функции. Молекула сахара запрещает клеточное расширение, а произведенные антиоксиданты нейтрализуют угрозу, исходящую от вступающих в реакцию с кислородом молекул, присутствующих в излучении космического пространства. Антиоксиданты помогают восстановить поврежденные ДНК, и эта же способность объясняет способность тихоходка переживать экстремальное давление. Хотя все эти функции объясняют сверхспособности тихоходок, мы очень мало знаем об их функциях на молекулярном уровне. Эволюционная история маленьких водяных медведей тоже остается загадкой. Связаны ли их таланты с внеземным происхождением?

Изучение тихоходок может иметь интересные последствия. Если крионика станет возможным, применения ее будут невероятными. Лекарства и таблетки можно будет хранить при комнатной температуре, станет возможно создание суперскафандров для освоения других планет. Астробиологи настроят свои приборы для поиска жизни за пределами Земли еще точнее. Если микроорганизм на Земле может выживать в таких невероятных условиях, есть вероятность, что и на спутниках Юпитера находятся такие тихоходки и спят, ожидая, пока их обнаружат.

Темная энергия и темная материя

Исследование материи на Земле можно сравнить с ковырянием в песочнице. Вся материя, известная нам, составляет всего около 5% известной Вселенной. Остальная часть Вселенной является «темной» и по большей части состоит из «темной материи» (27%) и «темной энергии» (68%).

Любой список нерешенных проблем в науке будет неполным без упоминания загадочных темной материи и темной энергии. Темная энергия выступает в качестве предложенной причины расширения Вселенной. В 1998 году, когда две независимых группы ученых подтвердили, что расширение Вселенной ускоряется, это опровергло популярное на тот момент мнение, что гравитация замедляет расширение Вселенной. Теоретики до сих пор ломают голову, пытаясь объяснить это, и темная энергия остается самым подходящим объяснением. Но чем она является на самом деле - никто не знает. Есть предположения, что темная энергия может быть свойством пространства, своего рода энергией космоса, или пронизывающими космос флюидами, которые непонятным образом приводят к ускорению расширения Вселенной, тогда как «обычная» энергия на это не способна.

Темная материя тоже странная штука. Она практически ни с чем не взаимодействует, даже со светом, существенно затрудняя свое обнаружение. Темная материя была обнаружена вместе со странностями в динамике некоторых галактик. Известная масса галактики не может объяснить расхождения с наблюдаемыми данными, поэтому ученые пришли к выводу, что существует некоторая форма невидимой материи, гравитационная тяга которой удерживает галактики вместе. Темная материя никогда не наблюдалась напрямую, но ученые наблюдали оказываемые ей эффекты с помощью гравитационного линзирования (искривления света, взаимодействующего гравитационно с невидимой материей).

Состав темной материи остается одной из величайших проблем в физике элементарных частиц и космологии. Ученые считают, что темная материя состоит из экзотических частиц - вимпов - которые обязаны своим существованием теории суперсимметрии. Ученые также предполагают, что темная материя может состоять из барионов.

В то время как обе теории - темной материи и темной энергии - вытекают из нашей неспособности объяснить некоторые наблюдаемые особенности Вселенной, они являются в сущности фундаментальными силами космоса и привлекают финансирование крупных экспериментов. Темная энергия отталкивает, а темная материя притягивает. В случае превалирования одной из сил соответствующим образом решится и судьба Вселенной - будет ли она расширяться или сжиматься. Но пока обе теории остаются темными, как и виновники их появления.

Наука уже распахнула для человечества множество дверей, предоставив миллионы важных ответов. Но сегодня по-прежнему есть тайны, ключ к пониманию которых, казалось бы, вот-вот должен быть найден. Но пока его нет. Научно-популярный ресурс LiveScience попытался разобраться в том, как может выглядеть ТОП-10 нераскрытых, но очень интересных секретов. Участие в составлении списка принимали как именитые ученые, так и обыватели, наслышанные о вопросах, стоящих перед наукой. Итак, десять главных тайн — это…

10. Какой фактор управляет эволюцией?

С одной стороны, на этот вопрос давно ответили, констатировав: естественный отбор. Это одна из самых популярных теорий. Заметьте — теорий, а не аксиом. Многие эксперты склонны считать, что все не так просто, и эволюция не может обходиться одним только этим фактором.

«Я думаю, что одной из самых больших тайн в биологии на сегодняшний день является вопрос о том, действительно ли естественный отбор является единственным определяющим процессом, отвечающим за генерирование сложности организмов, или есть и другие факторы, что также играют роль. Я подозреваю, что последний вариант окажется правильным», — делится предположением Массимо Пиглиуччи (Massimo Pigliucci), специалист отделения экологии и эволюции при нью-йоркском университете Stony Brook.

9. Что происходит в «сердце» землетрясения?

О землетрясениях знают многое: составлены тысячи графиков сейсмологической активности разных регионов Земли. И, казалось бы, не место этому вопросу в списке. Тем не менее, накопленные знания нельзя назвать полными. Ученые могут предсказать, на какую территорию обрушится катаклизм, сколько он продлится, насколько весомыми будут его последствия… Но сейсмологи не способны точно объяснить, что же происходит во время землетрясения внутри планеты. «Проблема фрикционного скольжения при землетрясениях — одна из фундаментальных в науке о Земле», — считает геофизик Том Хитон (Tom Heaton). И добавляет, что ученые последние 30 лет кропотливо работают, предпринимая попытки понять основную «физику» землетрясений.

8. Кто ты?

Природа сознания увлекает как психологов и философов, так и других ученых. Часть ответа уже есть, и она на удивление проста: большинство наших импульсов к тому или иному действию «прописано» в нервных соединениях, к которым не всегда есть доступ у сознательной мысли. Да и нужен ли он? Как бы там ни было, к неизученным областям сегодня во многом относится не только бессознательное, но и вполне сознательные решения: как они формируются? Откуда берутся? Ну и все такое…

Та идея, что сознание полностью контролирует поведение, является такой же неверной, как и идея о том, что Земля плоская, — говорят ученые. И хотя нам и кажется, что мы сами собой руководим, но это от недостатка знаний о подсознательных мотивах.

7. Как появилась жизнь на Земле?

С одной стороны, на эту тему можно говорить часами и ни разу не повториться. А с другой… Теории, теории. Никто толком не может сказать, каким же образом миллиарды лет тому назад на планете появилась микробиальная жизнь. Круг предположения широк: от химических реакций в воде — до реакций в камнях.

«Было предложено много теорий, но так как подтвердить или опровергнуть их очень тяжело, по сути, не одна из них не была полностью одобрена», — объясняет, в чем загвоздка, биолог из университета New Mexicо Диана Норсап (Diana Northup).

6. Как работает мозг?

Кто-то может сказать, что этот вопрос отнесли в список таинственных незаслуженно, потому что о мозге известно многое. Факт. Известно многое. Но если сравнить то, что мы знаем, с тем, о чем понятия не имеем, то, как говориться, становится мучительно больно. Миллиарды нейронов, у каждого из которых есть тысячи связей… Ученые, правда, поговаривают, что через 10 лет создадут искусственный человеческий мозг. Что ж, поживем-увидим.

«Все мы думаем, что понимаем мозг. По меньшей мере, свой собственный: через опыт. Но наш субъективный опыт — очень бедненький гид к тому, как же все таки работает мозг», — говорит Скот Хьюэттель (Scott Huettel) из центра когнитивной нейрологии при университете Duke.

5. Где остальная часть Вселенной?

Представьте себе, что от огромного торта у вас есть только кроха. Где-то так чувствуют себя ученые, изучающий секреты Вселенной. Говорят, сегодня космологи определили местонахождения 4% материи и энергии из того, что есть вообще. Остальные 96% — это и есть в некотором роде пропавший торт…

«Я называю это темной стороной Вселенной», — делится размышлениями о темной материи и энергии космолог Майкл Тернер (Michael Turner) из университета Чикаго. Одним словом, загадка с множеством неизвестных.

4. Откуда берется гравитация?

Постойте, вроде как Ньютон давным-давно сказал, что… Да, он действительно произнес много правильных вещей, но от этого загадка гравитации не становится менее интересной.

Гравитация — одна из наименее изученных сил из тех, что действуют на нас. «Гравитация полностью отличается от других сил, описываемых стандартными моделями, — рассказывает марк Джексон (Mark Jackson), физик-теоретик из лаборатории Ферми в Иллинойсе.

Когда вы пытаетесь рассчитать какие-либо незначительные гравитационные взаимосвязи, на выходе получается глупый ответ. Математика попросту не работает». Некоторые теоретики склонны предполагать, что ответ — в миниатюрных невесомых частичках, гравитонах, которые «излучают» гравитационные поля. Впрочем, это даже не ответ, а только начало ответа.

3. Есть ли всеохватывающие теории?

У физиков есть «стандартная модель», «раскладывающая» известную часть Вселенной на частички и объясняющая большинство явлений. Но эта модель оказывается бессильна, когда речь заходит о гравитации, и сбивчива, если ее применять к высокой энергии. Можно ли вывести теорию «на все случаи жизни», пока неизвестно. Некоторые ученые считают, что такого никогда не произойдет.

2. Существует ли внеземная жизнь?

Если жизнь возможна на Земле — почему бы ей не быть возможной и на других планетах? Ответ «да» кажется куда более логичным, нежели категорическое «нет».

«Вот они — мы, произошедшие из звездной пыли. Таким образом, как минимум просто возможно то, что есть и другие — где-то там», — считает Фокс Малдер… ой, простите, Джил Тартер (Jill Tarter): руководитель исследовательского центра SETI в Калифорнии.

«Человечество достигло уровня научно-технической цивилизации всего в последние 200 лет из тех 4,5 млрд., что существует жизнь на планете. Так что мы вполне можем ожидать что где-то есть множество научно-технических цивилизаций, у которых были миллионы, а то и миллиарды лет для развития», — соглашается с коллегой нобелевский лауреат Франк Вилчек (Frank Wilczek).

1. Как зарождалась Вселенная?

Именно этот вопрос возглавил список самых таинственных. Что ж, это вполне естественно «Все другие тайны проистекают из этой», — говорит писательница и вдова астронома Карла Сэгэна (Carl Sagan) Энн Драйан (Ann Druyan).

Исходя из общепринятой точки зрения, все случилось после Большого взрыва, что прогремел почти 14 млрд. лет тому назад. А все началось с размера меньшего, чем точка в конце этого предложения. Но в мгновение ока масштабы значительно (ох, как значительно!) увеличились… Это — «необыкновенно мощная теория, но мы все равно понятия не имеем о том, что привело к «разбуханию» — объясняет астрофизик из университета Вашингтона Эрик Эгол (Eric Agol).

Что ж, вот она — первая десятка тайн Вселенной по версии экспертов и читателей LiveScience. Все ли достойные загадки попали в этот список, как считаете?

Подпишитесь на нас

Звёздная пыль Вселенной Американские ученые уже давно подробно изучают воспетую поэтами и художниками загадочную звездную пыль. Хотя фантастического в этом ничего нет. Звёздная пыль и	Жаба ага Порядка 170 лет назад, для сокращения численности жуков, которые уничтожали всходящие молодые побеги сахарного тростника, в Австралию завезли из Южной Америки гигантскую
Здоровый образ жизни - идеи, факты и секреты Эта статья предназначена, чтобы дать читателям советы о том, как они могут улучшить или дополнить свою жизнь. В дополнение к советам о	Вуду Среди различных состояний психики, особое место принадлежит мистическому состоянию зомби. Это состояние психики неразрывно связано с магическими ритуалами Вуду. Вуду является синкретической
Восьмая планета Французским астрономом Урбаном Леверье в 1846 году был открыт Нептун – восьмая планета Солнечной системы. Используя вычисления Леверье, немецкие астрономы Иоанн Готфрид	Влияние фаз Луны на человека Луна является самым близким космическим объектом к Земле, однако при этом можно сказать, что о ней мы почти ничего не знаем. Луна
VLA телескоп Создание телескопа VLA было мотивировано четко осознанной в начале шестидесятых годов необходимостью иметь инструмент, способный строить изображения и обладающий при этом максимально	Умные гаджеты Сейчас настолько продвинулись вперед технологии мировые, что есть умные гаджеты от разных вредных привычек,и это своего рода чудо на самом деле. Когда
Умные часы Современное видение необходимой для жизни человека техники существенно отличается от стандартов даже прошлого десятилетия. Каждый год на рынок электроники выходят сотни новинок,	Удары в тайском боксе - техника и мастерство Если рассматривать удары в тайском боксе, для начала стоит отметить, что их техника значительно отличается от техники Муай Тай, в частности, благодаря
Третий рейх - нераскрытые тайны Третий рейх просуществовал всего 12 лет с 1933 по 1945 годы. Несмотря на сжатые сроки, это явление оставило глубочайший след в истории	Технология производства процессоров в XXI веке Процессор – это, чаще всего, интегральная микросхема, которая выполняет определенный машинный код. Под ним часто понимают ЦПУ (центральное процессорное устройство) или микропроцессор.Он
Тайные места на Земле пока не подвластны науке Аномальная зона -- это ограниченная территория местности, где в течение некоторого времени периодически наблюдаются не поддающиеся научному описанию или отвергающиеся современной наукой	Тайна Всемирного потопа Всемирный потоп — в мифологии ряда народов божья кара. ниспосланная на человечество и на все живое на земле. По Библии, во время
Таинственные места на земле Трудно найти в Китае географическую точку с такой же мрачной репутацией, как у лощины Хэйчжу в провинции Сычуань на юго западе Китая.	Таинственная Земля В научных кругах продолжаются дискуссии касательно строения земного шара. И хотя взгляды ученых сходны в том, что подземный мир четырехслойный, то есть
Свойства нефрита Этот прекрасный камень с древних времен широко использовался людьми. Изначально нефрит использовали для изготовления орудий труда. Позднее стали использовать для украшений.Свойства нефрита	Сверхпрочный биопластик Одним из важнейших материалов современности является пластик. Современные изделия, изготовленные из пластика, имею настолько широкую номенклатуру, что перечислить даже основные из них,
Тайна острова Пасхи В течение десятилетий академическая наука не может ответить на вопросы, каким образом были построены гигантские моаи на отдалённом острове, чье население даже	Способности памяти человека Наша память способна кодировать. хранить. сохранять и впоследствии вспоминать информацию и накопленный опыт.Это сумма, того что мы помним, и дает нам возможность
Создание искусственного интеллекта Создание искусственного интеллекта лежит на плечах хороших, если не сказать лучших, программистов. На чем же это основывается? На базах знаний, которые составляют	Сомнамбулизм Здоровый человек, который переживает во сне какое-либо снови-дение, остается при этом неподвижным или, во всяком случае, не покидает постель. Однако существует достаточно
Сом-убийца Иногда опасность приходит с той стороны, откуда её вообще никто не ожидает. В недалеком прошлом вблизи острова Хортица был найден пропавший теплоход-буксир.	Слезы из стекла Удивительная девочка из Ливана плачет, но слезы её необычны, это… слезы из стекла. Это поразительное явление началось не сразу. Двенадцатилетняя ливанка Хасна
Синоптические вихри В тропической зоне северной части Атлантического океана советскими учеными было обнаружено уникальное природное явление – крупномасштабные вихревые образования. Они получили название синоптические	Секрет происхождения шаровой молнии Возникновение молнии весьма сложный физический процесс, до сих пор остающийся не до конца изученным. В природе существует несколько типов молний, самой загадочной
Самый высокий человек на Земле из Древние предания донесли до нас рассказы о живших когда-то людях гигантского роста – исполинах. Появление в мире исполинов такого роста, о котором	Самые невероятные планеты Вселенной За пределами нашей Cолнечной системы есть небесные тела, в существование которых трудно поверить. В данной статье мы представим лишь некоторые, самые необыкновенные,
Самая молодая мать 27 сентября 1933 года в Перу родилась необычная девочка по имени Лина Медина - са-мая молодая мать в обозримой медицинской истории.В возрасте	Рыба с человеческим лицом В марте 2003 года Интернет облетела весть о потрясающей находке в Южной Каролине. Смысл её заключался в том, что 8-летний мальчик, который

Церковь сатаны

Тайна Николы Теслы – энергия без проводов

Новый марсоход НАСА

Убийство Джона Кеннеди

Аномальная зона Адыгеи

Ось зла

В науке очень часто бывает, что вроде бы начавшая проясняться картина внезапно снова становится зыбкой. До настоящего времени понятие "ось зла" ...

Путешествие в Алжир

Древнейший и прекрасный город Алжир, расположился амфитеатром на берегу Северной Африки. Средиземное море омывает берега большого порта, Алжир-это так...

Феникс-3

Филадельфийский эксперимент - тайна XX века Начиная с 1979 года участники Монтаукского проекта приступили к реализации завершающего этапа, ставившего задачу завершить филадельфийский...

Cобака-робот AIBO

В мире непрерывно развивающейся робототехники стремительно набирает популярность направление роботов-собак. Еще в 2004 году их общее количество в мире насчитывало...

Народные приметы о жемчуге

В первую очередь, жемчуг является невероятно красивым камнем, который был обнаружен людьми еще в древности. Ему всегда приписывали несколько мистические свойства...

Летающий автомобиль

Каждый пилот сталкивается с капризами погоды, неудобствами транспортировки и другими неприятностями до и после полёта. The Transition® совмещает в...

Автоматическое письмо

Одним из таинственных проявлений потустороннего мира является автоматическое письмо. Смысл этого явления заключается в том, что в человека-медиума входит дух, который...

Дакка

Дакка – столица и один из крупнейших городов Бангладеш, государства расположенного в Южной Азии, на побережье Бенгальского залива. Город находится в центральной...

Казалось бы, наш мир изучен вдоль и поперек и у науки уж точно найдется ответ на любой интересующий нас вопрос. Однако как бы не так. До сих пор существует множество загадочных вещей и явлений, которые не имеют рационального объяснения.

Кошачье мурлыканье

Всем известно, что кошки всегда мурлыкают, когда им хорошо. Однако как они это делают, никто не знает. В горле кошек нет никакого специального органа, чтобы издавать подобные звуки. Интересно, что во время мурлыканья нельзя прослушать сердце или легкие кошек, а само мурлыканье непрерывно, на вдохе и выдохе.

Ученые считают, что кошки используют голосовые связки, чтобы издавать вибрирующие звуки, которые мы слышим как мурлыканье. Также в ходе исследований выяснилось, что частота мурлыканья находится в диапазоне, необходимом для ускорения регенерации и заживления ран. Поэтому ваша кошка, вероятно, отличный врач.

Появление видов из ниоткуда

Над этой загадкой ученые бьются уже много лет. Дело в том, что многие виды животных и растений на нашей планете просто появились из ниоткуда. У них не было предков, из которых они могли эволюционировать, и это ставит науку в тупик.
Так было, например, с земноводными: точно не известен тот этап, на котором рыбы дали жизнь земноводным. А самые первые сухопутные появились уже с развитыми конечностями и хорошо выраженной головой. Причем сразу десятки различных видов. Потом, уже после предполагаемого катаклизма (примерно 65 млн лет назад), который привел к вымиранию динозавров, появляются сразу несколько различных групп млекопитающих.

Магнитный компас в коровах

Вероятно, вы даже не задумывались об этом. В общем-то и никто не задумывался до появления Google Earth. Именно это сервис позволил изучить тысячи снимков пасущихся коров (не спрашивайте, зачем) и обнаружить одну странную закономерность. Около 70% коров, когда едят или пьют, поворачивают голову строго на север или на юг. Причем это наблюдается на всех континентах, независимо от особенностей местности, погоды и других факторов.

Из чего сделана темная материя?

Около 27 % всей Вселенной составляет темная материя. Это такая штука, которая не испускает электромагнитного излучения и напрямую не взаимодействует с ним. То есть темная материя не испускает свет вообще. Это свойство делает невозможным ее прямое наблюдение.
Первые теории о темной материи появились примерно 60 лет назад, но ученые до сих пор не могут представить прямые доказательства ее существования, хотя все указывает на то, что она есть.

Сколько планет в нашей Солнечной системе?

С тех пор как ученые официально исключили Плутон из клуба планет, считается, что в нашей Солнечной системе их осталось 8. Но как бы не так. Большая часть нашей Солнечной системы до сих пор не изведана. Область между Меркурием и Солнцем слишком яркая, а область за Ураном слишком темная.

Кстати, прямо на задворках нашей Солнечной системы, за Плутоном, находится так называемый пояс Койпера, который состоит из ледяных объектов. Там ученые каждый день открывают сотни тысяч объектов, по размерам таких же, как Плутон, а то и больше.

Кстати, они заметили большой разрыв в поясе Койпера. Это говорит о том, что там находится еще одна планета размером с Землю или Марс, притянувшая к себе все эти камни вокруг. Так что ученым еще много раз придется переписывать учебники, чтобы объяснить, сколько же планет в нашей Солнечной системе.

Почему люди делятся на левшей и правшей?

Ученые хорошо изучили то, почему большинство людей используют правую руку чаще, чем левую. Однако они так и не могут понять, какие механизмы при этом работают.

Считается, что большинство (от 70 до 95 %) — правши, меньшинство (от 5 до 30 %) — левши. И есть еще процент амбидекстров, у которых обе руки развиты в равной степени. Хотя ученые и тут расходятся во мнении.

Доказано, что на леворукость и праворукость влияют гены, но точный «ген левши» пока не выявлен. Также существуют доказательства, что окружение также может влиять на выбор доминирующей руки. Так, например, учителя переучивали детей пользоваться чаще не левой рукой, а правой.

Вымирание мегафауны

Общее название гигантским животным, которые когда-то ходили по Земле, — мегафауна. Мегафауна исчезла примерно 10 тыс. лет назад. И ученые не смогли выяснить, почему.

Некоторые считают, что мегафауна вымерла из-за изменения климата, но весомых доказательств тому мало. Другая теория — что им попросту не стало хватать пищи. Однако тут тоже не все так просто. Ученые на Аляске иногда находят отлично сохранившихся мамонтов, в желудках и даже во рту которых была найдена непереваренная зелень. Это говорит о том, что животные погибли буквально за обеденным столом, причем все разом. Почему это произошло, ученым не известно.

Почему нам снятся сновидения

Некоторые люди считают, что сны — просто случайные образы и мозговые импульсы, в то время как другие уверены, что они несут глубокий смысл, это подсознательные желания, проблемы и переживания. Но так или иначе, точного ответа вам никто не даст.

Даже такие техники, как гипноз и осознанные сновидения, не дают ответа. Изучением снов занимается специальная наука — онейрология. Ученые в этой области единогласны в том, что сны символизируют что-то скрытое глубоко в психике людей, хотя что именно — никто не может сказать.

Космический рев

В 2006 году при попытке изучить юные звезды ученые столкнулись с проблемой: непонятный, загадочный шум, который мешал исследованию. Исследователи так и не поняли, что его создает. Конечно, звук не может путешествовать через космос, однако могут радиоволны, но откуда? Что их издает? Сумели выяснить только то, что эти волны не принадлежат звездам или другим космическим образованиям и явлениям, известным человеку.

Почему у нас разные группы крови?

Да, наука знает о группах крови многое, но не меньше вопросов до сих пор остается без ответа. Например, мы до сих пор понятия не имеем, почему они разные и зачем это нужно с точки зрения эволюции.

Группы крови различаются по антигенам в клетках крови, эти антигены представляют собой сигналы антител, которые разрушают чужие клетки в организме. Ученые не знают, почему эти антигены разные.

Есть предположение, что они имеют какое-то отношение к заболеваниям и иммунитету. Например, выяснилось, что люди с третьей группой крови более восприимчивы к кишечной палочке, а с нулевой имеют почти полный иммунитет к одной из форм малярии.

Невероятные факты

Этот проект был затеян два года назад, когда были опрошены несколько сот ученых, которым был задан один вопрос: что вы считаете величайшей тайной природы и науки?

Вот, что они ответили.

Что движет эволюцией?

Ответ на этот вопрос вы наверняка слышали: естественный отбор принимается учеными как главный двигатель жизненных функций организмов и само их функционирование. Это одна из самых хорошо проверенных теорий в науке. Но эволюция посредством естественного отбора - это единственное объяснение сложности организмов?

"Я полагаю, что одна из величайших тайн биологии на сегодняшний момент – это является ли естественный отбор единственным объяснением процесса эволюции, а, следовательно, единственным способом генерирования сложности организмов, или все же есть другие свойства материи, которые также играют важную роль", - говорит Массимо Пиглиучи (Massimo Pigliucci), специалист кафедры экологии и эволюции в университете Стоуни Брук в Нью-Йорке (Stony Brook University).

Что происходит внутри землетрясения?

На самом деле это очень странно, что мы не знаем процессы, которые происходят на нашей планете прямо под нашими ногами. Эксперты могут точно рассказать об эпицентре землетрясения, к какому типу принадлежит тот или иной вид землетрясения, а также о том, как долго будут продолжаться толчки. Но они совершенно не уверены в том, что происходит внутри планеты во время этого стихийного бедствия. Характер и природа сил, задействованных в этом процессе, пока до конца не ясна.

"Вопрос смещения плит при землетрясениях еще не до конца ясен и является одной из фундаментальных проблем во всей науке о Земле", - говорит геофизик Том Хитон (Tom Heaton). "По сей день для физиков всего мира остается большой загадкой природа землетрясений".

Кто вы?

Природа сознания давно озадачивает психологов и когнитивных ученых. Часть ответа на этот вопрос, однако, удивительно проста: большинство наших действий зависит от функционирования нейронных цепей. Такого мнения придерживается Джозеф Леду (Joseph LeDoux), невролог Нью-Йоркского университета.

"Интуитивное представление о банальности происходящего, вроде "я сам контролирую свое поведение" также ошибочно, как и идея о том, что Земля плоская", - поясняет Леду. Хотя мы часто думаем о себе как о независимых существах, на самом деле это не так. Все, что мы делаем, находится под влиянием бессознательных процессов окружающей среды.

Как появилась жизнь на Земле?

Ранние свидетельства о наличии микробной жизни на Земле датируется 3 миллиардами лет назад. Как она возникла, никто не знает. Идеи варьируются от развития химических реакций, произошедших на морском дне до происхождения соответствующих реакций в горных образованиях.

"Существует много теорий происхождения жизни на Земле, но так как ни одну из них невозможно ни подтвердить, ни опровергнуть, официально принятой теории не существует", - подытожила биолог Диана Нортап (Diana Northup).

Как работает наш мозг?

Безусловно, сегодня нам о деятельности мозга известно намного больше, чем несколько десятилетий назад. Но, тем не менее, миллиарды нейронов, каждый из которых имеет тысячи соединений, это очень сложная тема. "Все мы думаем, что понимаем мозг, по крайней мере, наш собственный, посредством опыта. Но наш собственный субъективный опыт служит нам очень плохую службу в вопросах о том, как работает наш мозг", - говорил Скотт Хуэттел (Scott Huettel), специалист центра когнитивной неврологии в университете Дьюка.

"У нас до сих пор нет хорошего способа изучения, как группы нейронов формируют функциональные сети, когда мы учимся, запоминаем что-то или делаем что-либо другое, включая просмотр фильмов, прослушивание музыки и т.д.", - говорит невролог университета Калифорнии Норман Вайнберг (Norman Weinberger). "Если мы до конца поймем наш мозг, мы сможем понять и его потенциал, и границы для размышлений, эмоций, рассуждений, любви и всего остального".

Где находится оставшаяся часть Вселенной?

"Я называю это темной стороной Вселенной", - говорит космолог университета Чикаго Майкл Тернер (Michael Turner), ссылаясь на великие тайны темной материи и темной энергии.

В самом деле, было обнаружено только 4 процента материи и энергии Вселенной. Остальные 96 процентов остаются неуловимыми, но ученые продолжают поиски в самых отдаленных уголках и в глубочайших недрах Земли для того, чтобы решить две темные загадки.

Почему существует гравитация?

Можно подумать о том, что эта концепция уже давно понята, ведь Ньютон объяснил ее еще много лет назад. Но на самом деле, все гораздо сложнее. Гравитация – это самая слабо изученная сила во Вселенной, причем при помощи стандартных законов физики ее объяснить нельзя.

Теоретики полагают, что все дело в крошечных, безмассовых частицах, называемых гравитонами, которые являются детищем гравитационных полей. "Гравитация полностью отличается от других сил, которые описываются по стандартному образцу, потому что когда вы делаете некоторые малые расчеты гравитационных взаимодействий, вы получаете глупые ответы, так как математика в этом случае просто не работает", - говорит физик-теоретик Марк Джексон (Mark Jackson).

Существует ли "теория всего"?

В физике существует хорошая "стандартная модель", которая разделяет известную нам вселенную на частицы для того, чтобы описать каждую деталь: начиная от магнетизма и заканчивая описанием того, из чего состоят атомы, и как они остаются в стабильном состоянии. Стандартная модель рассматривает частицы как малые точки, которые выполняют определенные функции, и некоторые из которых несут в себе определенные силы.

Но у стандартной модели есть два серьезных недочета: она не объясняет процесс гравитации и вся информация теряет свою актуальность, когда речь идет о высоких уровнях энергии.

Если все-таки удастся разработать такую теорию (многие ученые говорят, что этого никогда не произойдет), которая объяснит гравитацию и сможет противостоять невероятным энергетическим силам ранней Вселенной, то универсальная теория физики станет реальностью.

Существует ли инопланетная жизнь?

Жизнь есть везде, по крайней мере, на этой планете. Поэтому логично предположить, что она существует и во всей Вселенной. Но пока нам удалось только тщательно изучить один мир.

Мы знаем, что за пределами существуют солнечные системы наподобие нашей. "Мы здесь, сделанные из звездной пыли. Таким образом, вполне вероятно, что есть и другие формы жизни во Вселенной", - говорит Джил Тартер (Jill Tarter), директор центра космических исследований в Калифорнии.

Причем, очень вероятно, что формы жизни, находящиеся вне нашей планеты, очень умные. "Человечество добилось научно-технологического прогресса только за последние 200 лет из примерно 4,5 миллиардов лет существования жизни на Земле", - сказал Франк Вильчек (Frank Wilczek), физик Массачусетского технологического университета, получивший нобелевскую премию. "Поэтому вполне вероятно, что существует много научно-технологических цивилизаций, которые существовали и развивались многие миллионы или даже миллиарды лет".

Как зародилась Вселенная?

Этот вопрос, пожалуй, является самым волнующим. Проще говоря, все остальные тайны лежат ниже этого вопроса, потому что он – первостепенен. Да, теория утверждает, что все началось с Большого Взрыва 13,7 миллиардов лет назад. В мгновение ока взрыв разросся до космических масштабов. Идея, казалось бы, неплохая, вот только одно плохо: это утверждение никак нельзя поверить.

"Теория большого взрыва – это чрезвычайно мощная идея, только до сих пор не понятно, какое же явление спровоцировало этот взрыв", - говорит Эрик Агол (Eric Agol), астрофизик из университета штата Вашингтон.