28 януари 2023
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

20-те големи въпроси в науката

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 30 декември 2022 в 00:00 96730
Илюстрация, създадена с помощта на AI Dream от НаукаOFFNews

Има много неща, които все още не знаем - от същността на Вселената (ако има такава) до целта на сънищата, но скоро може би ще разберем. Всеки от тези 20 фундаментални въпроси вече са разглеждани в НаукаOFFNews, може да се уверите в това, проследявайки линковете. Може би скоро няма да им се даде окончателен отговор, но учените ще продължат да ги търсят, но дори и да ги намерят, определено ще изникнат нови.

1 От какво е съставена Вселената?
Астрономите са изправени пред неудобна главоблъсканица: те не знаят от какво са съставени 95 % от Вселената. Атомите, от които е съставено всичко, което виждаме около нас, представляват едва 5%. През последните 80 години стана ясно, че значителният остатък се състои от две тъмни същности - тъмна материя и тъмна енергия. Първата, открита за първи път през 1933 г., действа като невидимо лепило, свързващо галактиките и галактическите купове. Втората, разкрита през 1998 г., стимулира разширяването на Вселената към все по-големи скорости. Астрономите се доближават до истинската самоличност на тези невидими пришълци.

2 Как се е зародил животът?
Преди четири милиарда години нещо се разбърква в първичната супа. Няколко прости химични вещества се събрали и създали биологията - появили се първите молекули, способни да се репликират. Ние, хората, сме свързани чрез еволюцията с тези първи биологични молекули. Но как основните химични вещества, присъстващи на ранната Земя, спонтанно са се подредили в нещо, наподобяващо живот? Как се е появила ДНК? Как са изглеждали първите клетки? Повече от половин век след като химикът Стенли Милър предложи теорията си за "първичната супа", все още не можем да постигнем съгласие за това какво се е случило. Някои твърдят, че животът се е зародил в горещи басейни край вулкани, други - че е започнал от метеорити, които са се ударили в океана.

3 Сами ли сме във Вселената?
Може би не. Астрономите претърсват Вселената за места, където водните светове биха могли да доведат до появата на живот - от Европа и Марс в нашата Слънчева система до планети, отдалечени на много светлинни години. Радиотелескопите подслушват небето и през 1977 г. е чут сигнал, носещ потенциалните белези на извънземно послание. Астрономите вече могат да изследват атмосферите на чужди светове за наличие на кислород и вода. Следващите няколко десетилетия ще бъдат вълнуващи за ловците на извънземни, тъй като само в нашия Млечен път има до 60 милиарда потенциално обитаеми планети.

4 Какво ни прави хора?
Само с поглед към ДНК-то си няма да разберем - човешкият геном е 99% идентичен с този на шимпанзето и 50% с този на банана. Ние обаче имаме по-голям мозък от повечето животни - не най-големият, но пълен с три пъти повече неврони от горилата (точно 86 млрд.). Много от нещата, които някога сме смятали за отличителни за нас - език, използване на инструменти, разпознаване в огледалото - се наблюдават и при други животни. Може би разликата се дължи на нашата култура - и последващото ѝ въздействие върху гените ни (и обратно). Учените смятат, че готвенето и владеенето на огъня може би са ни помогнали да придобием големи мозъци. Но е възможно способността ни за сътрудничество и обмен на умения да е това, което наистина прави тази планета човешка, а не маймунска.

5 Как се появява съзнанието?
Все още не сме съвсем сигурни. Знаем, че съзнанието е свързано с различни области на мозъка, действащи в мрежа, а не с една част от мозъка. Смята се, че ако разберем кои части на мозъка участват и как работи невронната верига, ще разберем как се появява съзнанието - нещо, за което може да помогне да се развие изкуственият интелект и на опитите за изграждане на мозъка неврон по неврон. По-трудният, по-философски въпрос е защо изобщо трябва да има съзнание. Едно добро предположение е, че като интегрираме и обработваме много информация, както и като се фокусираме и блокираме, а не реагираме на сетивните сигнали, които ни бомбардират, можем да правим разлика между това, което е реално, и това, което не е, и да си представяме множество бъдещи сценарии, които ни помагат да се адаптираме и да оцелеем.

6 Защо сънуваме?
Около една трета от живота си прекарваме в сън. Като се има предвид колко време прекарваме в това, може да си помислите, че знаем всичко за него. Но учените все още търсят пълно обяснение на това защо спим и сънуваме. Привържениците на възгледите на Зигмунд Фройд смятат, че сънищата са израз на неизпълнени желания - често сексуални - докато други се чудят дали сънищата не са нещо друго освен случайни сигнали на спящия мозък. Проучванията върху животни и напредъкът в изобразяването на мозъка ни доведоха до по-комплексно разбиране, което предполага, че сънищата могат да играят роля в паметта, ученето и емоциите. Доказано е например, че плъховете възпроизвеждат преживяванията си в будно състояние в сънищата, което очевидно им помага да решават сложни задачи, като например да се ориентират в лабиринти.

7 Защо съществува материя?
Всъщност не би трябвало да съществуваме. "Нещата", от които сме направени, са материя, която има аналог, наречен антиматерия, различаващ се само по електрическия си заряд. Когато се срещнат, и двете изчезват в изблик на енергия в т. нат. анихилация. Най-добрите физични теории предполагат, че Големият взрив е създал равни количества от двете, което означава, че цялата материя би трябвало да се е сблъскала с антиматерията си, унищожавайки и двете и оставяйки Вселената залята само с енергия. Явно природата има леко пристрастие към материята, иначе нямаше да съществуваме. Изследователите пресяват данните от експерименти като Големия адронен колайдер, опитвайки се да разберат защо, като главните подозрения сочат към суперсиметрията и неутриното.

8 Има ли други вселени?
Съществуването на нашата вселена е много малко вероятно. Ако променим дори малко някои от нейните параметри, животът, какъвто го познаваме, става невъзможен. В опит да разгадаят този проблем с "фината настройка" физиците все по-често се обръщат към идеята за други вселени. Ако в една "мултивселена" има безкраен брой такива, то всяка комбинация от настройки би се разиграла някъде и, разбира се, вие се намирате във вселена, в която сте в състояние да съществувате. Може да звучи налудничаво, но доказателствата от космологията и квантовата физика сочат в тази посока.

9 Къде да сложим целия въглерод?
През последните няколкостотин години ние изпълваме атмосферата с въглероден диоксид - освобождаваме го чрез изгаряне на изкопаеми горива, които някога са заключвали въглерода под земната повърхност. Сега трябва да върнем целия този въглерод обратно или да рискуваме последиците от затоплянето на климата. Но как да го направим? Една от идеите е да го погребем в старите нефтени и газови находища. Друга идея е да го скрием на дъното на морето. Но не знаем колко дълго ще остане там и какви са рисковете. Междувременно трябва да опазим естествените, дълготрайни хранилища на въглерод, като горите и торфищата, и да започнем да произвеждаме енергия по начин, който да не отделя още повече.

10 Как да получим повече енергия от слънцето?
Намаляващите запаси от изкопаеми горива означават, че се нуждаем от нов начин за захранване на нашата планета. Най-близката ни звезда предлага повече от едно възможно решение. Вече използваме енергията на слънцето, за да произвеждаме слънчева енергия. Друга идея е да се използва енергията на слънчевата светлина за разделяне на водата на съставните ѝ части: кислород и водород, което би могло да осигури чисто гориво за автомобилите на бъдещето. Учените работят и върху енергийно решение, което зависи от пресъздаването на процесите, протичащи в самите звезди - те изграждат инсталации за ядрен синтез. Надеждата е, че тези решения могат да задоволят енергийните ни нужди.

11 Какво е толкова странното в простите числа?
Фактът, че можете да пазарувате безопасно в интернет, се дължи на простите числа - онези числа, които могат да се делят само на себе си и на единица. Криптирането с публичен ключ - основният елемент на интернет търговията - използва прости числа за създаване на ключове, които могат да заключат чувствителната ви информация от любопитни очи. И все пак, въпреки фундаменталното им значение за ежедневието ни, простите числа остават загадка. Една очевидна закономерност в тях - хипотезата на Риман - от векове вълнува някои от най-блестящите умове в математиката. Въпреки това все още никой не е успял да укроти тяхната странност. Това може да доведе до счупване на интернет.

12 Как да победим бактериите?
Антибиотиците са едно от чудесата на съвременната медицина. Откритието на сър Александър Флеминг, отличено с Нобелова награда, доведе до лекарства, които се борят с някои от най-смъртоносните болести и направиха възможни операциите, трансплантациите и химиотерапията. Въпреки това този успех е застрашен - в Европа всяка година около 25 000 души умират от мултирезистентни бактерии. В продължение на десетилетия нашият лекарствен конвейер се задъхва, а ние задълбочаваме проблема чрез прекомерно предписване и злоупотреба с антибиотици - висок процент от антибиотиците отиват за стимулиране на растежа на селскостопанските животни. За щастие, появата на ДНК секвенирането ни помага да открием антибиотици, за които не сме знаели, че бактериите могат да произвеждат. Наред с иновативните, макар и грубо звучащи, методи като трансплантирането на "добри" бактерии от фекални вещества и търсенето на нови бактерии дълбоко в океаните, ние все пак можем да се справим в тази надпревара във въоръжаването с организми, които са с 3 млрд. години по-възрастни от нас.

13 Могат ли компютрите да стават все по-бързи?
Нашите таблети и смартфони са миникомпютри, които съдържат повече изчислителна мощ, отколкото тази, изпратила астронавти на Луната през 1969 г. Но ако искаме да продължим да увеличаваме количеството изчислителна мощ, която носим в джобовете си, как ще го направим? Колко още компоненти могат да се натъпчат в един компютърен чип? Дали лимитът е достигнат, или има друг начин за създаване на компютър? Учените мислят за нови материали, като например тънък един атом въглерод - графен, както и нови системи, като например квантовите компютри.

14 Ще успеем ли някога да излекуваме рака?
Краткият отговор е "не". Ракът, който не е отделно заболяване, а свободна група от стотици болести, съществува още от времето на динозаврите и тъй като се причинява от сбъркани гени, рискът е заложен във всеки от нас. Колкото по-дълго живеем, толкова по-голяма е вероятността нещо да се обърка по различни начини. Ракът е нещо като жив организъм, който постоянно се развива, за да оцелее. И все пак, въпреки че е невероятно сложен, благодарение на генетиката научаваме все повече за това какво го причинява, как се разпространява и ставаме все по-добри в лечението и превенцията му. И знайте: до половината от всички видове рак - 3,7 млн. годишно - са предотвратими: откажете цигарите, пийте и се хранете умерено, бъдете активни и избягвайте продължителното излагане на обедно слънце.

15 Кога мога да имам робот-прислужник?
Роботите вече могат да сервират напитки и да носят куфари. Съвременната роботика може да ни предложи "персонал" от индивидуално специализирани роботи: те подготвят поръчки в Amazon за доставка, доят крави и превозват между летищните терминали. Но един наистина "интелигентен" робот изисква от нас да разгадаем изкуствения интелект. Истинският въпрос е дали бихте оставили робот-прислужник сам вкъщи с баба ви. И тъй като Япония си поставя за цел до 2025 г. да разполага с роботизирани помощници, които да се грижат за възрастните хора, сега се замисляме сериозно за това.

16 Какво има на дъното на океана?
Деветдесет и пет процента от океана не са изследвани. Какво се крие там? През 1960 г. Дон Уолш и Жак Пикар се потапят на почти 11 км надолу, до най-дълбоката част на океана, в търсене на отговори. Тяхното пътуване разшири границите на човешките усилия, но им даде само бегла представа за живота на морското дъно. Достигането до дъното на океана е толкова трудно, че в по-голямата си част се налага да прибягваме до изпращането на безпилотни роботизирани апарати като разузнавачи. Откритията, които сме направили досега - от странни риби като барелефа с прозрачна глава до потенциално лечение на Алцхаймер, направено от ракообразни - са малка част от странния свят, скрит под вълните.

17 Какво има на дъното на черната дупка?
Това е проблем, за чието разрешаване не разполагаме с необходимите инструменти. Според Общата теория на относителността на Айнщайн, когато черната дупка, създадена от умираща масивна звезда, ще продължава да се свива, докато не образува безкрайно малка, безкрайно плътна точка, наречена сингулярност. Но при такива мащаби квантовата физика вероятно също има какво да каже. Само че Общата теория на относителността и квантовата физика никога не са били в съгласие - десетилетия наред те се противопоставят на всички опити да бъдат обединени. Въпреки това една скорошна идея, наречена М-теория, може би един ден ще обясни невидимия център на едно от най-екстремните творения на Вселената.

18 Можем ли да живеем вечно?
Живеем в невероятно време: започваме да мислим за "стареенето" не като за факт от живота, а като за болест, която може да се лекува и евентуално да се предотврати или поне да се отложи за много дълго време. Познанията ни за това какво ни кара да остаряваме - и какво позволява на някои животни да живеят по-дълго от други - се разширяват бързо. Въпреки че не сме изяснили всички детайли, сведенията, които събираме за увреждането на ДНК, баланса между стареенето, метаболизма и репродуктивната способност, както и за гените, които регулират това, попълват общата картина, което може да доведе до лекарства за лечение. Но истинският въпрос не е как ще живеем по-дълго, а как ще живеем добре по-дълго. И тъй като много болести, като диабет и рак, са болести на стареенето, лечението на самото стареене би могло да бъде ключът.

19 Как да решим проблема с населението?
От 60-те години на миналия век броят на хората на нашата планета се е удвоил до повече от 7 милиарда и се очаква до 2050 г. те да бъдат поне 9 милиарда. Къде ще живеем всички ние и как ще произвеждаме достатъчно храна и гориво за постоянно нарастващото население? Може би ще изпратим всички на Марс или ще започнем да строим жилищни блокове под земята. Може дори да започнем да се храним с месо, отгледано в лаборатория. Това може да звучи като научнофантастично решение, но може би трябва да започнем да се отнасяме към него по-сериозно.

20 Възможно ли е пътуване във времето?
Пътешествениците във времето вече се разхождат сред нас. Благодарение на Специалната теория на относителността на Айнщайн астронавтите, които обикалят Международната космическа станция, усещат, че времето тече по-бавно. При тази скорост ефектът е незначителен, но ако увеличим скоростта, ефектът означава, че един ден хората могат да пътуват хиляди години в бъдещето. Природата изглежда не обича хората да се връщат в миналото, но някои физици са съставили подробен план за това как да го направят с помощта на червееви дупки и космически кораби. Тези пътешествия във времето може да се използват дори за връчване на подарък за Коледа или за отговор на някои от многото въпроси, които съпътстват големите неизвестни във Вселената.

Източник: The 20 big questions in science, Тhe Guardian


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.