Поиски термоядерной энергии — чистого, потенциально безграничного источника, способного положить конец энергетическим проблемам человечества, — начались как ответ на старый вопрос, который мы задавали с тех пор, как впервые подняли голову к небу.

Шла середина XIX века. Теория естественного отбора Чарльза Дарвина перевернула наши представления о себе и о мире. Но у теории была проблема. Как, спрашивал физик лорд Кельвин, солнце могло светить так долго? Разве оно не исчерпало бы своё топливо задолго до того, как люди эволюционировали, как предполагал Дарвин?

Ни тот, ни другой не дожили до удивительного ответа: внутри нашего солнца лёгкие элементы постоянно превращаются в более тяжёлые, высвобождая при этом огромное количество энергии.

«Запасы практически неисчерпаемы, — писал астроном Артур Эддингтон в 1920 году, — ах, если бы только их можно было использовать».

Об энтропии говорят всякое: энтропия увеличивается со временем, энтропия — это беспорядок, энтропия увеличивается с ростом энергии, энтропия определяет стрелу времени и т. д.. Но я понятия не имел, что такое энтропия, и, судя по тому, что я обнаружил, большинство других людей тоже. Вот вам объяснение, которое я и сам хотел бы получить, когда мне впервые рассказали об энтропии, так что, надеюсь, вы найдёте его полезным. Моя цель состоит в том, чтобы к концу этого длинного поста у нас было строгое и интуитивное понимание этих утверждений, и в частности того, почему Вселенная выглядит по-разному при движении вперёд во времени и при движении назад во времени.

Это путешествие начинается с определения и понимания энтропии. Существует множество формальных определений энтропии в разных дисциплинах — термодинамика, статистическая механика, теория информации, — но всех их объединяет одна главная идея: энтропия количественно выражает неопределённость. Проще всего познакомиться с энтропией через теорию информации, которая приведёт к энтропии в физических системах, а затем к взаимосвязи между энтропией и временем.

Идёт ли речь о глобальной торговле, новых технологиях или научных исследованиях, кажется, что наше окружение становится сложнее с течением времени. В прошлом существовали эрудиты, хорошо разбиравшиеся в нескольких дисциплинах и вносивших важный вклад в каждую из них. Но сегодня человеку гораздо сложнее преуспеть в нескольких областях, отчасти из-за большей специализации.

Это не разглагольствования на тему «раньше всё было лучше». Это просто трезвое наблюдение: раньше мир был проще. И это верно даже с математической точки зрения. Физик и философ Людвиг Больцман понял это ещё в 1872 году.

Больцман изучал, в частности, поведение газов и жидкостей. За несколько десятилетий до этого было выдвинуто предположение, что всё в мире состоит из крошечных строительных блоков — а именно, атомов и молекул.

5 мая 2025 года компания Interlune — стартап из Сиэтла — объявила о новом соглашении с Министерством энергетики США (DOE): к 2029 году они доставят на Землю гелий-3, собранный с Луны. В пресс-релизе, в котором сделка названа «историческим соглашением», поясняется, что «Interlune намеревается собрать три литра гелия-3 из лунного грунта и вернуть его на Землю для Министерства энергетики и других клиентов, используя полностью рабочую инфраструктуру своего экспериментального завода на поверхности Луны».

Основанная в 2020 году бывшими руководителями Blue Origin Робом Мейерсоном и Гэри Лаем, а также астронавтом «Аполлона-17» Харрисоном Шмиттом (единственным геологом, побывавшим на Луне), компания Interlune привлекла более 18 миллионов долларов венчурного финансирования. Их дорожная карта включает в себя роботизированные комбайны, демонстрационную миссию в 2027 году и опытный завод к 2029 году.

В то время как истории, которые мы рассказываем на сайте «Наручные часы и шпионаж», обычно исследуют наземный мир разведки, шпионаж и морские глубины были тесно связаны между собой на протяжении десятилетий. Теневой конфликт сверхдержав разворачивался на дне океана начиная с холодной войны. От подводных лодок и водолазов, прослушивающих (или перерезающих) кабели, до глубоководных акустических станций прослушивания и тайного похищения секретных материалов — контроль и мониторинг океанских глубин является незнакомым широкой публике, но крайне важным компонентом разведки и современной войны.

Такие бренды, как Rolex и Omega, часто хвалятся своими глубоководными возможностями: часы Rolex Deepsea Challenge обещают выдержать глубину в 11 000 метров, а Omega Ultra Deep имеют меньшую, но не менее смехотворную заявленную водонепроницаемость – до 6 000 метров. А как насчёт дешёвых Casio, которые часто ассоциируются с террористами и хипстерами? Смогут ли 15-долларовые часы при помощи некоторых инженерных ноу-хау отправиться покорять океанские глубины?

Группа исследователей из Китая нашла способ вернуть к жизни отслужившие свой срок литий-ионные батареи, что позволяет сократить количество отходов, которые быстро накапливаются из-за отработавших свой срок батарей электромобилей (EV), и уменьшить потребность в производстве новых батарей.

«Работа команды является революционной, поскольку предлагает новую идею повторного использования отслуживших свой срок батарей», — говорит Цзянгун Чжу из Университета Тунцзи в Шанхае, который изучает использование батарей в электромобилях и не принимал участия в новом исследовании, опубликованном недавно в журнале Nature.

Ежегодное цветение люпина в Новой Зеландии впечатляет: поля разноцветных цветов простираются через бассейн Маккензи. Этот регион в самом сердце Южного острова славится своим тёмным небом, что делает эту сцену ещё более сюрреалистичной в ночное время. Над цветами видна полоса внешнего Млечного Пути, а также созвездия Ориона, Близнецов и Плеяд. К ним присоединяются яркие планеты Юпитер и Марс, а на горизонте видно зелёную аврору.

• Китай незаметно готовится к строительству гигантского телескопа

• Астрономы обнаружили загадочное космическое тело, излучающее в рентгеновском диапазоне: «Этот объект не похож ни на что из того, что мы видели раньше»

• Новое исследование ставит под сомнение гипотезу, что реликтовое излучение стало результатом Большого взрыва

• Телескоп «Уэбб» обнаружил замёрзшую воду вокруг далёкой звезды, похожей на Солнце

Для поиска жизни на других мирах нужен способ определения химического состава их атмосфер. Если бы инопланетяне наблюдали за Землёй в поисках жизни, они бы искали определённые признаки её наличия в атмосфере планеты. А среди них в первую очередь — наличие кислорода, поскольку он образуется в процессе фотосинтеза растениями и некоторыми бактериями. Значит, главное — искать на экзопланетах химические «сигналы», показывающие наличие веществ, зависящих от жизни.

Космический телескоп им. Джеймса Уэбба изучает атмосферы экзопланет, открывая новые возможности для поиска жизни в других местах. С помощью него и других мощных обсерваторий учёные пытаются уточнить технологии поиска мест, где есть жизнь, и вынесения вердикта о её отсутствии. Однако, кроме кислорода в нашей атмосфере, они до сих пор не определили никаких других химических сигналов, которые бы однозначно говорили: «Здесь есть жизнь!», и которые можно было бы искать на других мирах. Возможно, поиск единственного признака наличия жизни — не совсем правильный подход. В новой работе исследователи предлагают наблюдать за взаимодействием химических веществ в атмосфере планеты, разрабатывая систему, которая может даже обнаружить такую жизнь, которую мы никогда не видели. Это связано с предположением о том, что на других планетах могут существовать формы жизни, которые не совсем похожи на те, что мы знаем на Земле.

Летом 1961 года Осаму Симомура сидел в одиночестве в гребной лодке на берегу Пьюджет-Саунд в окружении тысяч светящихся медуз. Морской биолог и химик, он часто искал такие спокойные моменты, чтобы поразмыслить над своими экспериментальными неудачами. Две недели он пытался выделить светоизлучающую молекулу люциферина, которая, по мнению учёных, отвечает за свечение медуз. Там, на воде, его осенила новая идея: а что, если источником свечения является вовсе не люциферин?

Это озарение привело к открытию зелёного флуоресцентного белка, или ЗФБ [green fluorescent protein, gfp]. Хотя поначалу на ЗФБ не обращали внимания, впоследствии он произвёл революцию в биологии и медицине, за что и получил часть Нобелевской премии по химии 2008 года. Учёные поняли, что ЗФБ, белок, кодируемый одним геном, функционирует как встроенный клеточный фонарик. Присоединив ген ЗФБ к другому интересующему их гену, они могли отслеживать перемещения белков, контролировать экспрессию генов и наблюдать за клеточными процессами в режиме реального времени.

С 1975 по начало 1977 года использование персональных компьютеров оставалось почти исключительно уделом любителей, которым нравилось играть с компьютерами. Для этих людей компьютеры были новым увлекательным хобби. Когда в 1975 году вышел премьерный номер журнала BYTE, на обложке было написано, что компьютеры — «величайшая в мире игрушка». Когда весной 1976 года Билл Гейтс написал о ценности хорошего программного обеспечения, он сформулировал свои аргументы в терминах того, как сделать компьютер интересным, а не полезным: «...программное обеспечение определяет разницу между тем, чтобы компьютер был увлекательным образовательным инструментом в течение многих лет, и тем, чтобы он был захватывающей загадкой в течение нескольких месяцев, а затем пылился в шкафу»[1].

Даже в 1978 году осведомлённый наблюдатель всё ещё мог считать, что интерес к персональным компьютерам проявляется исключительно в ограниченном сообществе хоббистов. Джим Уоррен, редактор журнала «Dr. Dobb's Journal of Computer Calisthenics and Orthodontia», предсказывал максимальный рынок в один миллион домашних компьютеров, ожидая, что они будут несколько популярнее, чем любительские радиостанции, которыми интересовались около 300 000 человек[2].

Давиде Фарноккья занимается поиском и отслеживанием астероидов, и несколько лет назад он увидел нечто, что не смог объяснить. Фарноккья работает в Центре НАСА по изучению околоземных объектов в Калифорнии. С помощью программ, в создании которых он принимал участие, он следит за всеми известными астероидами и кометами, проносящимися вблизи нашей планеты. Он — картограф, работающий в четырёх измерениях. «Наша работа заключается в том, чтобы предсказывать, как всё движется в космосе, — говорит он. — Поэтому, если появляется что-то новое или неожиданное, это и есть наш прогресс в данной области».

В 2016 году Фарноккья увидел нечто действительно необычное: астероид, известный как 2003 RM, блуждал по космосу, казалось, сам по себе. Его орбита вокруг Солнца сместилась – да так, что одной только гравитацией это было не объяснить. Он даже принял во внимание небольшой импульс, который солнечный свет придаёт космическим камням, но орбита астероида всё равно не соответствовала ожиданиям.

«Происходит что-то ещё», — подумал тогда Фарноккья. Но что? Что-то подталкивало астероид, но никаких признаков чего-то вроде ракетной тяги не было. Он был озадачен не меньше, чем взволнован. «Когда вещи ведут себя не так, как вы ожидаете, это значит, что впереди вас ждёт что-то интересное».

В начале времени и в центре каждой чёрной дыры находится точка бесконечной плотности, называемая сингулярностью. Чтобы исследовать эту загадку, мы берём всё, что знаем о пространстве, времени, гравитации и квантовой механике, и применяем это к месту, где все эти знания и формулы перестают работать. Пожалуй, во Вселенной нет ничего, что могло бы бросить больший вызов воображению. Физики до сих пор верят, что если им удастся придумать связное объяснение тому, что происходит в сингулярностях и вокруг них, то их посетит откровение — новое понимание того, из чего состоят пространство и время.

В конце 1960-х годов некоторые физики предположили, что сингулярности могут быть окружены областью беспорядочного хаоса, где пространство и время бессистемно расширяются и сжимаются. Чарльз Миснер из Университета Мэриленда назвал эту область «вселенной миксмастера», в честь популярной в то время линии кухонной техники. Если бы астронавт упал в чёрную дыру, «можно представить, как она перемешает части тела астронавта, подобно тому как миксмастер или взбиватель яиц перемешивает желток и белок яйца», — писал позже Кип Торн, лауреат Нобелевской премии по физике.

Когда вы какаете, ваш организм выбрасывает из кишечника сотни миллиардов микробов, в том числе множество «полезных бактерий», которые помогают поддерживать кишечник и все остальные органы в отличной форме. В 1958 году врачи использовали эти знания для проведения первой современной трансплантации фекальной микробиоты: когда с помощью процедуры колоноскопии людям с проблемами кишечника пересаживается группа микробов из кала здорового донора. Результаты оказались чудесными. Пересадка восстановила недостаток здоровых микробов у реципиентов, увеличив количество «хороших» микробов в их кишечнике. На первых порах подобная пересадка проводилась только для людей с тяжёлыми бактериальными инфекциями или дисбалансом кишечника из-за недостатка полезных бактерий.

Однако, когда исследователи начали понимать, насколько важен здоровый микробиом кишечника для психического здоровья, эту процедуру стали тестировать на людях с тяжёлыми психическими расстройствами, такими как депрессия. Положительные результаты исследований показали, что восстановление сбалансированного микробиома может, как по нажатию кнопки, поменять состояние человека — так проявила себя чёткая связь между микробами кишечника и настроением.

• Инженеры открыли новый класс материалов, которые пассивно собирают воду из воздуха

• Разработаны инфракрасные контактные линзы, позволяющие видеть в темноте даже с закрытыми глазами

• Всего три ночи плохого сна могут навредить вашему сердцу — исследование

• Учёные из ЦЕРНа создали контейнер для перевозки антиматерии за пределами лаборатории

• В США одобрен первый анализ крови на болезнь Альцгеймера

Недавно я использовал искусственный интеллект для создания ужасного белка. Следуя пошаговым инструкциям, я создал элементарную модель белкового языка (PLM) — инструмент искусственного интеллекта (ИИ), который выдаёт не слова, а белковые последовательности. С помощью пары строк скопированного из другого места кода я попросил модель придумать короткую последовательность аминокислот.

Я не знал, насколько плох мой белок, пока не спросил AlphaFold, предсказателя структуры белка от Google DeepMind, как он выглядит. В предсказанной структуре были спирали, петли и другие реалистичные элементы. Но AlphaFold очень мало доверял своему предсказанию — знак того, что мою молекулу, вероятно, не получится создать в клетках в лаборатории, не говоря уже о том, чтобы она смогла делать что-то полезное.

Спустя почти два тысячелетия после расцвета Римской империи некоторые из её сооружений всё ещё стоят. Эти чудеса выдержали испытание временем: Пантеон в Риме, римские акведуки в Сеговии, Испания, и римские бани в Англии.

Долговечность этих сооружений во многом объясняется римским бетоном. Но что делает римский бетон таким особенным? Что такого в этом материале, что позволило сооружениям простоять тысячи лет?

Исследователи до сих пор ломают голову над тем, как именно был изготовлен римский бетон, но у них есть несколько подсказок, в том числе многие ингредиенты, входящие в его состав, и то, что он самовосстанавливается после дождя.

По оценкам, более 60 миллионов человек живут с деменцией, что приводит к смерти более 1,5 миллиона человек в год и ежегодно обходится мировой экономике здравоохранения примерно в 1,3 триллиона долларов США.

Несмотря на десятилетия научных исследований и миллиарды инвестиций, от деменции до сих пор нет лекарства. Но как же старая поговорка о том, что профилактика лучше лечения? Можно ли предотвратить деменцию? И если да, то в каком возрасте следует принимать меры для этого?

Несмотря на превалирующее мнение, деменция — это не просто неизбежное следствие старения или генетики. По оценкам специалистов, до 45 % случаев деменции потенциально можно предотвратить, если снизить воздействие 14 модифицируемых факторов риска, встречающихся у людей по всему миру.

Когда-то ожирение было заброшенной областью медицины, и некоторые сомневались, стоит ли вообще рассматривать это состояние как биологическое расстройство. Но появление нового класса препаратов, подавляющих аппетит, таких как Ozempic и Wegovy, превратило лечение ожирения в наиболее интересную с научной точки зрения и коммерчески прибыльную область здравоохранения.

Эти препараты приводят к резкому снижению веса, меняют восприятие и, согласно ряду результатов, объявленных на Европейском конгрессе по ожирению (ECO) в Малаге на этой неделе, обещают преимущества для здоровья, которые выходят далеко за рамки контроля веса.

«Это была необычная неделя», — сказала профессор Сьюзан Джебб, специалист по питанию в области общественного здравоохранения из Оксфордского университета, занимающаяся исследованиями в области лечения ожирения с 1980-х годов и представившая результаты на встрече ECO.

С ребёнком Кайла и Николь Малдун что-то было не так.

Врачи строили догадки. Может быть, это менингит? Может, сепсис?

Они получили ответ, когда Кей-Джею была всего неделя от роду. У него было редкое генетическое заболевание — дефицит CPS1, которым страдает лишь один из 1,3 миллиона младенцев. Если бы он выжил, у него были бы серьёзные задержки в психическом и умственном развитии, и в конечном итоге ему потребовалась бы пересадка печени. Но половина всех младенцев с этим заболеванием умирает в первую неделю жизни.

Врачи Детской больницы Филадельфии предложили Малдунам комфортный уход за их ребёнком и возможность отказаться от агрессивного лечения перед лицом мрачного прогноза.

«Мы любили его и не хотели, чтобы он страдал», — говорит г-жа Малдун. Но они с мужем решили дать Кей-Джею шанс.

Вместо этого Кей-Джей вошёл в историю медицины. Малыш, которому сейчас 9 1/2 месяцев, стал первым пациентом любого возраста, которому, по словам его врачей, была проведена индивидуальная процедура редактирования генов. Он получил инфузию, сделанную специально для него и предназначенную для устранения его личной мутации.