Невозможные вещи, ставшие реальностью благодаря науке
Современная наука постоянно стремится совершить невозможное, и ей это удаётся. Учёные постоянно совершают новые удивительные открытия, и по мере того, как мы движемся в будущее, научные достижения начинают граничить с магией. Это как раз тот случай, когда правда фантастичнее вымысла.
Телепортация
Человечество уже долго ищет способ настоящей телепортации. Казалось бы, фантастика, но наука доказывает, что возможно даже такое. Исследователи из Технологического университета Делфта смогли телепортировать информацию в пределах одной комнаты и доказать теорию квантовой запутанности на практике.
Они изолировали пару электронов двух алмазов на расстоянии десяти метров друг от друга. Согласно теории запутанности, изменение одного спина должно привести к тому, что второй спин тоже изменится. Так и случилось: изменение одного алмаза повлияло на изменение другого. Эксперимент сработал в 100% случаев. Сейчас исследователи работают над увеличением расстояния — если теория верна, то это тоже рано или поздно получится. А если эксперименты с большими расстояниями будут успешными, то мы очень скоро сможем телепортировать информацию с помощью квантовых частиц.
Завязывание света в узлы
Свет должен двигаться по прямой линии — долгое время это считалось аксиомой. Но учёные из университетов Глазго, Бристоля и Саутгемптона первыми завязали свет в узлы, что раньше представлялось всего лишь абстрактной математической концепцией. Узлы были созданы с помощью голограмм, направляющих потоки света вокруг областей тьмы. На этот эксперимент учёных вдохновила математическая теория узлов.
Один из ведущих исследователей просит представить, что свет — это река. Вода может как течь прямо, так и закручиваться в водовороты. Голограммы создавались и управлялись с помощью компьютера. Если у вас есть своя голограмма, то завязать луч света в узел можете и вы сами. А это значит, что в оптике вскоре произойдут замечательные открытия.
Саморазвивающийся объекты
Пройдёт ещё немного времени, и технология 3D-печати прочно войдёт в повседневную жизнь. А внимание науки уже сосредоточилось на следующем шаге: 4D-печати. Четвёртое измерение — это время, а значит, следующее поколение принтеров сможет уже не просто напечатать всё, что угодно: напечатанные объекты смогут изменяться и адаптироваться самостоятельно. Исследователи уже представили рабочий 4D-принтер, который умеет печатать нити материалов, способных с течением времени принимать простые формы вроде куба. Пусть это звучит не слишком впечатляюще, но изменить науку может навсегда.
Уже скоро мы сможем делать машины, способные достигать труднодоступных районов, например, «забраться» в глубокие колодцы для проведения техобслуживания. С помощью изготовленных из таких материалов машин медицинские операции будут завершаться самостоятельно. Водонапорные трубы самостоятельно «научатся» понимать, что переполнены. Машины будут в основном роботами, которых как раз печатают на принтере, а не собирают вручную. С помощью 4D-печати можно будет создать материалы, которые будут преображаться без человеческого вмешательства так, как мы захотим. Возможности безграничны.
Да, это займёт некоторое время, но потом мы сможем печатать крупные объекты, которые в сложных случаях будут даже самостоятельно развиваться. Правда, с учётом того, как быстро прижилась 3D-печать, долго ждать нам не придётся.
Искусственные чёрные дыры
В научной фантастике искусственные чёрные дыры встречаются сплошь и рядом, но воплотить это на практике не удавалось. Затем исследователи из Юго-восточного университета Нанкина в Китае придумали, как сымитировать чёрную дыру в лабораторных условиях. Они создали схему с помощью материала для изменения прохождения электромагнитных волн. Он похож на материал для создания невидимости, но установка изменяет не свет, а микроволны. Эти «мета-материалы» поглощают электромагнитное излучение и преобразовывают его в тепло — то же делают чёрные дыры.
Технология может оказаться полезной, например, для производства энергии. Науке нужно повторить этот опыт со светом, потому что длина волны света намного меньше, чем длина микроволн. Тем не менее, это был первый случай, когда удалось создать чёрную дыру и держать её под контролем, так что это только вопрос времени, когда чёрные дыры тоже станут частью повседневной жизни.
Остановка света
Эйнштейн первым понял, что ничто не может двигаться быстрее скорости света. Но он не говорил ничего о том, чтобы замедлить свет. Учёные из Гарвардского университета смогли замедлить свет до 20 км в час. Этого было недостаточно, и они пошли дальше: остановили свет полностью.
Учёные использовали переохлаждённый материал, известный как «конденсат Бозе-Эйнштейна». Конденсат образуется при температурах на миллиардную долю градуса теплее абсолютного нуля, поэтому у атомов гораздо меньше энергии для движения. Имейте ввиду, что абсолютный ноль — абстрактное понятие, достичь его невозможно: конденсат образуется при наиболее близкой к абсолютному нулю температуре, которой мы смогли добиться.
Свет удалось остановить полностью. Частица света даже оставила голограмму в том месте, где прекратила движение. Она выглядело как стабильное вещество, а не движущаяся волна, как в нормальных условиях. Остановившуюся частицу света можно было бы даже поставить на полку, не будь она такой маленькой, потому что она более постоянна. Теперь учёные работают над тем, как повернуть процесс вспять.
Производство антивещества в лаборатории
Возможно, антивещество — решение всех наших энергетических проблем. Но, несмотря на все усилия, учёные так и не смогли найти антиматерию во Вселенной, по крайней мере, в естественных условиях. Зато смогли успешно создать и сохранить антиматерию в лаборатории. Группа супер-учёных из разных стран под названием «АЛЬФА» открыла способ на долю секунды сохранить антивещество.
Процесс занял около десяти лет. Но раньше сама идея создать антивещество казалась невозможной, потому что всё в нашем мире состоит из материи, и антиматерия уничтожается, как только вступает с ней в контакт. Теперь учёные из ЦЕРН нашли способ сохранить антиматерию чуть дольше внутри сильного магнитного поля. Правда, проблема в том, что поле мешает измерениям и не даёт правильно изучать антивещество. Но над этим надо работать: возможно, именно реакторы антивещества станут нашим спасением, когда иссякнут запасы природного топлива.
Телепатия
Наука уже нашла способ подключить человеческий мозг к мозгу крысы и управлять движениями её хвоста на расстоянии. Это — настоящий подвиг, но дело на том не кончилось. В эксперименте, проведённом учёными из Университета Дьюка и Международного института неврологии в Натале, Бразилия, две крысы сумели общаться телепатически, находясь в тысячах километров друг от друга. А значит, в ближайшем будущем подобную технологию смогут использовать люди.
Крыс соединили с помощью мозговых имплантатов. Одна крыса умела выбирать один из двух рычагов в зависимости от цвета лампочки, включавшейся в клетке. Другая крыса лампочку видеть точно не могла, но нажимала на правый рычаг под воздействием электрических импульсов от мозга другой крысы.
Учёные уверены, что эксперимент можно повторить с людьми, и интерпретировать сигналы мы сможем куда эффективнее крыс. Добиться человеческой телепатии будет теперь не слишком сложно: другим людям даже можно будет передавать комнеды от таких чувств, как зрение или осязание.
Движение быстрее света
Долгое время считалось, что скорость света в нашей Вселенной превысить нельзя, но учёные из Научно-исследовательского института в Принстоне, США, это опровергли. Они пропустили лазерные лучи через камеру со специально подготовленным газом и засекли время. Лазерный пучок двигался в 300 раз быстрее скорости света. Невероятно, но луч вышел из камеры прежде, чем вошёл в неё.
Скажете: это же нарушает предложенные Эйнштейном законы причины и следствия — это как если бы телевизор включался прежде, чем вы нажмёте кнопку на пульте. Но, как объясняют исследователи, технически закон не нарушен, поскольку луч в будущем не имеет никакой возможности повлиять на условия прошлого. А значит, Эйнштейн не ошибся. Эксперимент доказал, что скорость света можно преодолеть и следствие может предшествовать причине.
Сокрытие объектов от самого времени
Наука уже умеет делать человека или предметы невидимыми. Теперь учёные сделали следующий шаг и выяснили, как спрятать объекты от самого времени. Исследователи из Корнельского университета создали устройство, способное расщепить световой луч на две составные части, транспортировать их через пространство и снова соединить на другом конце с помощью временной линзы. При этом не остаётся никаких записей о том, что происходило с расщеплённым лучом в этот промежуток времени. Линза замедляет быструю часть луча и ускоряет медленную, создавая временной вакуум во время передачи, что скрывает события во времени.
В обычных условиях мы бы получили волну с помехами, но это устройство пропускает всё, что происходит со светом на пути и скрывает это от самого времени. Пока что события возможно скрывать очень и очень недолго, но рано или поздно учёные выяснят, как добиться того же эффекта для более длительного периода. Временная маскировка принесёт огромную пользу. В частности, этот эффект можно использовать для безопасной передачи данных.
Объекты делают две вещи одновременно
Раньше существовало огромное количество теорий о том, как частицы на квантовом уровне делают невозможное, но доподлинно ничего известно не было. Затем учёные из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре создали настоящую квантовую машину, чтобы мы смогли наблюдать этот эффект в реальном мире. Они охладили крохотный кусочек металла до самой низкой температуры, которая только возможна для него, то есть, привели его в так называемое основное квантовое состояние. Потом они преобразовали его в квантовую цепь и вытянули её как струну. И заметили, что кусочек металла одновременно подвинулся и остался неподвижен. До эксперимента такое было возможно только теоретически.
Звучит не слишком впечатляюще, но для понимания представьте, что некий человек отдыхает дома и в то же время покоряет горы в Европе. Человек делает две вещи одновременно. Открытие имеет для науки огромные последствия, потому что квантовая механика может исполнить наши самые смелые мечты. Журнал «Наука» назвал это самым важным научным достижением 2010-го года. Некоторые учёные даже усмотрели в этом доказательство Мультивселенной. Важно понять, сможем ли мы повторить эксперимент на объектах покрупнее. Тем не менее, открытие доказывает, что квантовая механика работает, и пребывать в двух местах одновременно и «прыгать» между вселенными для удовольствия станет возможно в не слишком отдалённом будущем.