Квантовую физику часто описывают как самую успешную научную теорию в истории. За сто лет своего существования она объяснила всё: от периодической таблицы элементов до того, как светятся звёзды. Но есть одно фундаментальное явление, которое она не может объяснить: гравитация.

«Совмещение квантовой механики и гравитации — одна из важнейших нерешённых проблем физики», — говорит Кэтрин Зурек, физик-теоретик из Калифорнийского технологического института (Калтех) в Пасадене.

Поколения исследователей пытались создать квантовую теорию гравитации, и их работа привела к появлению сложных математических конструкций, таких как теория струн. Но физики-экспериментаторы не нашли конкретных доказательств ни для одной из них и даже не уверены, как такие доказательства могли бы выглядеть.

Сейчас складывается ощущение, что прорыв может произойти в любой момент. За последнее десятилетие многие исследователи стали с большим оптимизмом смотреть на возможность проверки истинной природы гравитации в лабораторных условиях. Учёные предложили соответствующие эксперименты и работают над повышением точности методов, необходимых для их реализации. «Произошёл огромный скачок как в экспериментальных возможностях, так и в нашем теоретическом понимании того, что мы на самом деле узнаём из таких экспериментов», — говорит Маркус Аспельмейер, физик-экспериментатор из Венского университета и пионер этой работы.

В июне 2024 года группа исследователей в области метеорологии и атмосферных наук из Университета штата Пенсильвания отправилась в путешествие по Восточному побережью на модифицированном автомобиле Toyota Sienna 2013 года выпуска. Фургон был оснащён специально изготовленным телескопическим метеорологическим зондом, выдвигавшимся из крыши. Их целью было отследить почти ежедневные летние грозы во Флориде и наблюдать явление, которое никогда не подтверждалось за пределами лаборатории.

Это явление, известное как коронный разряд, заключается в образовании крошечных электрических разрядов на кончиках листьев и ветвей. Эти слабые электрические импульсы могут заставлять верхушки деревьев излучать едва заметное свечение в ультрафиолетовом (УФ) диапазоне. Учёные более 70 лет подозревали, что в лесах могут происходить такие эффекты во время гроз из-за необычной активности электрического поля, но прямых доказательств в природе так и не удалось найти.

Марсоход «Кьюриосити» НАСА обнаружил на Марсе разнообразную смесь органических молекул, включая химические вещества, которые обычно считаются строительными блоками для зарождения жизни на Земле. Это открытие знаменует собой первый случай проведения нового вида химического эксперимента на другой планете.

Марсоход «Кьюриосити» добросовестно исследует кратер Гейл и гору Шарп с тех пор, как робот приземлился на Красной планете 6 августа 2012 года. Марсоход размером с автомобиль сейчас передвигается по региону Глен-Торридон в кратере Гейл — месту, которое, по мнению учёных, могло обладать условиями, благоприятными для существования древней жизни, если она там вообще когда-либо была. Находясь в этом регионе, «Кьюриосити» недавно использовал свой бортовой набор приборов для анализа проб на Марсе (SAM), созданный для поиска соединений углерода, связанных с жизнью, и исследования способов, которыми эти соединения образуются и разрушаются в марсианской экосфере.

Спустя более 60 лет после того, как Motorola Semiconductor впервые зарегистрировала их в EIA, 2N2222 и 2N3904 по-прежнему массово производятся как минимум шестью производителями, по-прежнему имеются в наличии у всех крупных дистрибьюторов и по-прежнему являются стандартными NPN-транзисторами малого сигнала, используемыми в любительских проектах, университетских лабораториях и цепочках поставок вооружённых сил США.

Практически все остальные дискретные транзисторы, выпущенные в тот же период, давно исчезли. Эти две детали выжили не потому, что технически превосходили конкурентов, а благодаря решениям Motorola относительно их производства, упаковки и лицензирования.

Когда мы ехали по юго-западу Мемфиса, КеШон Пирсон попросил меня опустить окно автомобиля — выяснилось, что наш пункт назначения лучше не просто увидеть, но и унюхать. По пути мы проехали мимо заброшенной угольной электростанции справа, а затем — действующей электростанции слева, оснащённой огромными газотурбинными установками. Пирсон, руководитель некоммерческой организации «Мемфисское сообщество против загрязнения», вёз меня к новейшему промышленному мегапроекту своего родного города.

В воздухе уже витали запахи сажи, бензина и асфальта. Потом я почувствовал покалывание, поднимающееся по ноздрям и спускающееся в горло, как будто я простудился. Когда мы приблизились, я услышал грохот кранов и грузовиков, а затем из-за группы деревьев проступил целый лес электрических опор. Наконец я увидел его — ангар с белыми стенами, размером больше дюжины футбольных полей, где Илон Маск намеревается создать бога.

Это «Колосс» («Colossus») — центр обработки данных, который компания Маска по разработке искусственного интеллекта xAI использует в качестве полигона для обучения Grok, одной из самых передовых в мире моделей генеративного ИИ. Обучение этих моделей требует ошеломляющего количества энергии; если «Колосс» будет работать на полную мощность в течение года, он будет потреблять столько же электроэнергии, сколько 200 000 американских домов. Как написал Маск в X, при полной загрузке этот объект и два других близлежащих дата-центра xAI будут потреблять почти два гигаватта энергии. Ежегодно эти объекты могут потреблять примерно в два раза больше электроэнергии, чем весь город Сиэтл.

Два фактора играют доминирующую роль в нашем поиске жизни и пригодных для жизни условий в других частях Галактики. Первый — это жидкая вода, которая, насколько нам известно, необходима для жизни. Когда мы обнаруживаем экзопланеты, учёные пытаются определить, находятся ли они в зоне обитаемости своих звёзд. При подходящих атмосферных условиях жидкая вода может на них сохраняться.

Второй фактор — биосигнатуры. Одной из причин создания «Уэбба» было изучение атмосфер экзопланет и определение их состава, и он в итоге обнаружил некоторые очень интересные потенциальные биосигнатуры. Но учёные сталкиваются с тем, что некоторая атмосферная биосигнатура, существующая здесь, на Земле, может иметь небиологическое происхождение на экзопланетах, которые сильно отличаются от Земли.

Спустя более 60 лет после первого обнаружения Лебедь X-1 (Cygnus X-1, или Cyg X-1) — первая подтверждённая чёрная дыра — по-прежнему полна сюрпризов. Исследователи наконец измерили энергетическую мощность «танцующих джетов» этого гиганта, и, по мнению экспертов, полученные результаты могут помочь ответить на более широкие вопросы об экстремальном поведении чёрных дыр.

Лебедь X-1 — это чёрная дыра звёздной массы; она примерно в 21 раз массивнее Солнца и расположена на расстоянии около 7 000 световых лет от Земли в созвездии Лебедя. Она вращается в двойной системе вокруг массивной голубой сверхгигантской звезды, получившей название HDE 226868, совершая оборот за каждые 5,6 дня на расстоянии 0,2 астрономической единицы (это пятая часть расстояния от Земли до Солнца). Чёрная дыра постоянно срывает внешние слои своего компаньона, образуя сверхгорячее кольцо из вихревой материи, называемое аккреционным диском, которое ярко светится в рентгеновском диапазоне.

Фотоэлектрические панели в будущем, возможно, смогут генерировать значительно больше электроэнергии благодаря новой системе, которая радикально повышает эффективность преобразования энергии солнечных элементов.

Энергию нельзя ни создать, ни уничтожить. Это базовый принцип физики. Просто невозможно создать энергию «из воздуха». Тем не менее, исследователи из Университета Кюсю в Японии заявляют, что разработали технологию, которая повышает эффективность преобразования энергии солнечных элементов до 130%!

На первый взгляд, результаты этого исследования, проведённого совместно с коллегами из Университета Иоганна Гутенберга в Германии, звучат по меньшей мере фантастически. Однако на самом деле всё гораздо сложнее. Используя металлокомплекс на основе молибдена с «переворотом спина» в паре с материалом, способным к синглетному делению, учёные смогли генерировать больше полезных носителей энергии, чем входящих фотонов.

Новое теоретическое исследование предполагает, что чёрные дыры, возможно, никогда не испарятся полностью, опровергая известную неудобную теорию Стивена Хокинга — ведь последняя нарушает фундаментальные законы квантовой механики. Вместо этого, согласно исследованию, чёрные дыры могут оставлять после себя крошечные, стабильные остатки, в которых хранится вся информация, которую они когда-то поглотили.

Но тут есть одна закавыка. Чтобы теория работала, во Вселенной должны существовать три дополнительных скрытых измерения, которые люди не воспринимают, то есть пространство-время должно быть семимерным. Когда эти скрытые измерения сгибаются и скручиваются, они создают отталкивающую силу, которая не даёт чёрным дырам полностью испариться.

Эта работа, хотя пока и не поддаётся непосредственной проверке, связывает чёрные дыры с геометрией дополнительных измерений, предлагая новый подход к одной из самых глубоких загадок физики.

Пациентка: женщина около 40 лет из Великобритании

Симптомы: однажды, когда женщина читала, она услышала незнакомый голос, который сказал: «Пожалуйста, не бойтесь. Я знаю, что для вас, наверное, шокирующе слышать, как я так с вами разговариваю, но это самый простой способ, который я смог придумать. Мы с моим другом раньше работали в детской больнице на Грейт-Ормонд-стрит, и мы хотели бы вам помочь».

Женщина рассказала, что затем бесплотный голос попытался убедить её в своей искренности, сообщив три факта, о которых она не знала, и предложив ей проверить их достоверность в качестве «доказательства» того, что голос может передавать правдивую информацию. Женщина проверила эти факты и подтвердила, что они верны.

Что произошло дальше: женщина не знала, откуда исходил голос; она испугалась и подумала, что у неё начался психический срыв. Поэтому она обратилась к семейному врачу, который срочно направил её в психиатрическую клинику.

В период с 1968 по 1972 год НАСА запустило к Луне девять миссий «Аполлон». До Луны удалось добраться благодаря десятилетней работе 400 000 человек, миллиардам долларов и неисчислимому количеству движущихся частей. Из девяти миссий на Луну восемь стали грандиозными успехами, а одна чуть не закончилась катастрофой.

«Аполлон-13» стартовал 11 апреля 1970 года и должен был стать первой из серии миссий, посвящённых исследованию Луны — после того как «Аполлон-11» совершил первую посадку, а «Аполлон-12» усовершенствовал её, выполнив точное прилунение.

13 апреля, чуть более чем через два дня после запуска, один из двух больших кислородных баков в служебном модуле космического корабля взорвался, выведя корабль из строя на пути к Луне. В течение следующих дней инженеры НАСА лихорадочно работали вместе с астронавтами, чтобы преодолеть казавшиеся непреодолимыми проблемы и вернуть их на Землю живыми и невредимыми.

Будь то езда на велосипеде или вязание свитера, есть некоторые действия, которые мы выполняем, не задумываясь.

Обычно их связывают с «мышечной памятью» — представлением о том, что наше тело может запоминать, как выполнять сложные задачи, и со временем научиться делать это автоматически.

Но действительно ли у мышц есть память? И какую роль в этом играет мозг?

Давайте разберёмся, что говорит наука.

Прогресс на пути к созданию подлинной виртуальной клетки зависит от объединения двух подходов: способности искусственного интеллекта выявлять закономерности и причинно-следственной строгости механистических моделей.

На протяжении десятилетий биологи преследовали амбициозную цель построения «виртуальной клетки»: вычислительной модели, способной воспроизводить поведение живого организма на основе его молекулярных компонентов. Такая модель позволила бы проводить эксперименты, проектирование и оптимизацию in silico [«в кремнии», то есть целиком на компьютере / прим. перев.], экономя время и деньги исследователей.

В недавней статье, опубликованной в журнале Cell, была представлена одна из самых подробных механистических симуляций целой клетки из когда‑либо созданных: полный клеточный цикл минимальной бактерии JCVI-syn3A. Для построения вычислительных моделей JCVI-syn3A авторы включили в них все известные сведения о ней — сети биохимических реакций, паттерны экспрессии генов, пространственную структуру клетки и молекулярную динамику, — что позволило им визуализировать хромосомную репликацию и сегрегацию, а также гетерогенность этих процессов в 50 повторяющихся моделях. Хотя это впечатляющий вычислительный подвиг, пройдёт ещё много лет, прежде чем виртуальная клетка станет действительно полезной для биологов.

Согласно небулярной гипотезе, звёзды и вращающиеся вокруг них планеты формируются из одного и того же запаса вещества, называемого протопланетной туманностью. Это наиболее общепринятое объяснение того, как формируются планетные системы. Но, несмотря на то, что эта гипотеза способна объяснить многие аспекты формирования планетных систем, у неё остаются некоторые нерешённые проблемы.

Исследования экзопланет и их звёзд часто ставят под сомнение небулярную гипотезу. Исследователи, занимающиеся поиском планет, обнаружили массивные газовые гиганты размером с Юпитер — и даже больше — вращающиеся в непосредственной близости от своих маломассивных звёзд. Некоторые из этих планет находятся ближе к своим маленьким звёздам, чем Меркурий к Солнцу. Как формируются гигантские планеты в таких сценариях — это вопрос, на который небулярная гипотеза не даёт ответа.

Компьютерная система, установленная на борту нынешней лунной миссии «Артемида-2», кардинально отличается от той, что использовалась в эпоху «Аполлона». Астронавты «Аполлона» совершали посадку на поверхность Луны с помощью компьютера, оснащённого процессором с тактовой частотой 1 МГц и примерно 4 килобайтами памяти, дополненной более объёмным массивом постоянной памяти на ферритовых кольцах. Хотя это было чудо инженерной мысли 1960-х годов, функциональный диапазон навигационного компьютера «Аполлона» был узконаправленным и не охватывал управление каждой системой. Критические системы контроля окружающей среды и питания управлялись вручную или с помощью электромеханических средств, таких как переключатели и реле.

Миссия «Артемида-2» 2026 года, в рамках которой впервые за более чем 50 лет экипаж из четырёх человек совершил облёт Луны, поддерживается одной из самых отказоустойчивых компьютерных систем, созданных для космических полётов. В отличие от «Аполлона», вычислительная архитектура капсулы «Орион» управляет практически всеми критически важными для безопасности корабля функциями — от систем жизнеобеспечения до маршрутизации связи.

Чай — самый популярный напиток в мире, если не считать просто воду. Будь то матча, эрл грей или улун, все они изготавливаются из листьев одного вида растения — Camellia sinensis. (Любой другой напиток технически будет травяным напитком).

Одно и то же чайное растение даёт чай удивительного разнообразия: зелёный и чёрный, жёлтый и белый, а также другие виды и подвиды. Листья содержат от сотен до тысяч различных молекул, которые определяют аромат, вкус и потенциальную пользу для здоровья этого напитка, говорит Янг-Шик Хонг, специалист по метаболомике из Национального университета Чоннам в Кванджу, Южная Корея.

Куда бы вы ни посмотрели, вы везде наткнётесь на похожую на колокол кривую – кривую нормального распределения.

Поставьте мерный стакан у себя во дворе и записывайте уровень воды после каждого дождя: ваши данные будут соответствовать кривой нормального распределения. Запишите предположения 100 человек о количестве желейных конфет в банке — они тоже будут следовать кривой нормального распределения. Измерьте рост достаточно большого числа женщин, вес многих мужчин, результаты экзаменов, время, за которое бегуны пробегают марафон — вы всегда получите ту же гладкую, округлую кривую, сужающуюся к краям.

Почему кривая нормального распределения появляется в таком количестве наборов данных?

Когда недавно одна из компаний, предоставляющих финансовые услуги, начала использовать Cursor — технологию искусственного интеллекта, которая пишет компьютерный код, — разница стала заметна сразу же.

Компания перешла от 25 000 строк кода в месяц к 250 000 строк. Это привело к накоплению миллиона строк кода, которые необходимо было проверить, рассказала Джони Клипперт, соучредитель и генеральный директор StackHawk, стартапа в сфере кибербезопасности, который сотрудничал с этой финансовой компанией.

«Огромный объём создаваемого кода и рост числа уязвимостей — это то, с чем они не могут справиться», — сказала она. А поскольку разработка программного обеспечения ускорилась, это заставило отделы продаж, маркетинга, поддержки клиентов и другие подразделения тоже ускориться, добавила Клипперт, что создало «огромный стресс».

Иногда может показаться, что наука полностью поняла природу. В СМИ подобные идеи часто проскакивают, пусть и не прямым текстом. Но учёные, и, возможно, особенно астрономы, смотрят на вещи иначе.

Когда вы учёный, вы лучше большинства понимаете, что наши названия для таких вещей, как типы звёзд или звёздные остатки, — это удобные ярлыки, придуманные нами самими. Они практичны, полезны и служат важной цели. Но всегда есть объекты, которые не вписываются в эти разграничения. Один из способов справиться с этим — создать подтипы объектов, а также подтипы и подподтипы в иерархии.

Но наступает момент, когда новый объект оказывается невозможно втиснуть в существующие определения и категории. И когда учёные собирают достаточно примеров объектов нового типа, наступает время для введения новой категории.

Именно это происходит сейчас с новым типом звёздных остатков.

Звездообразование — это бурный и сложный процесс, происходящий повсюду во Вселенной. Однако большая часть этого действия скрыта облаками газа и пыли. Именно здесь на помощь приходят такие обсерватории, как космический телескоп Джеймса Уэбба («Уэбб») и Атакамская большая миллиметровая/субмиллиметровая решётка (ALMA). Они используют инфракрасное излучение и радиоволны соответственно, чтобы проникнуть сквозь завесу, окружающую процесс звездообразования.

Команда под руководством докторанта Университета Флориды Таэхва Ю недавно использовала «Уэбб» для наблюдения гигантской области звездообразования в Млечном Пути — Вестерхаут 51 (W51). Она расположена примерно в 17 000 световых лет от Земли в направлении созвездия Стрельца. Собранные ими изображения и данные раскрыли множество тонких деталей происходящего там звездообразования. «С помощью оптических и наземных инфракрасных телескопов мы не могли проникнуть сквозь пыль, чтобы увидеть молодые звёзды», — сказал доктор Адам Гинзбург, профессор астрономии Флоридского университета. «Теперь мы можем».