Современная наука решает сложные задачи: ищет лекарства от тяжелых заболеваний, разбирается в устройстве «черных дыр» и пытается понять, как зародилась жизнь на Земле. Теоретические вопросы кажутся многим малозначительными, ведь непонятно, какую практическую пользу принесут их ответы. Однако именно они и расширяют понимание закономерностей, по которым живет окружающий мир. Поняв эти законы, человечество найдет новые способы улучшить жизнь на Земле и приспособиться к среде обитания на других планетах. Мы собрали семь примеров нерешенных задач из области естественных наук — математики, физики, химии и биологии.
№1. Теорема Римана и математические проблемы тысячелетия
Из школьной программы мы помним о существовании простых чисел: они делятся только на единицу и самих себя. Некоторые из них образуют пары с разницей в 2 (11 и 13, 59 и 61), а иногда — целые скопления (101, 103, 107, 109 и 113). Однако никто точно не знает, сколько таких скоплений существует и какой закономерности они подвержены. Эта задача называется теоремой Римана. Она входит в список нерешенных математических задач тысячелетия. Тому, кто ее решит, Математический институт Клэя выплатит вознаграждение в 1 млн долларов. Кроме того, подтверждение или опровержение теоремы Римана докажет стойкость протоколов на основе открытых кодов шифрования — например, RSA или HTTPS. От их целостности зависит, получат ли злоумышленники информацию пользователей.
Больше информации о задаче — на сайте.
№2. Можно ли выбраться из черной дыры?
Менее абстрактные задачи предстоит решить современным физикам. Одна из них — о существовании излучения, названного в честь известного физика и популяризатора науки Стивена Хокинга. Согласно его гипотезе, учитывающей квантовую теорию гравитации, черная дыра способна испускать элементарные частицы-фотоны, хотя сама обладает колоссальной силой притяжения. Исходя из этого, у любого объекта в космосе есть шанс выбраться из черной дыры, в том числе и у космического корабля при достаточной мощности двигателей. Однако теория пока не получила окончательного подтверждения и остается гипотезой.
О деталях этой задачи можно узнать по ссылке.
№3. Природа шаровой молнии
Многие видели шаровую молнию, однако ученые так и не разобрались с причинами ее появления. Поняв, по каким законам существуют шаровые молнии, ученые смогут разработать дешевое средство противовоздушной обороны и приблизиться к созданию рабочего термоядерного реактора.
Подробнее о шаровых молниях и их практическом применении можно узнать по ссылкам.
№4. 137-й элемент периодической системы — последний?
С момента первой публикации Дмитрием Менделеевым в 1871 году, таблица химических элементов пополнилась множеством новых. Последний из них — Оганессон — впервые был синтезирован в 2002 году и стал 118-м по счету. Теоретически ученые могут создавать новые химические элементы вплоть до 137-го. После этого скорость вращения электрона вокруг ядра атома на первом энергетическом уровне превысит скорость света. Этот факт нарушает законы физики и ставит под сомнение синтез 138 гипотетического элемента. Синтез новых химических элементов докажет или опровергнет нынешние представления о строении атомов, а также предоставит более совершенное сырье для выработки электроэнергии.
Узнать больше о задаче можно на сайте.
№ 5. Истоки жизни на Земле
В биологии, которая граничит с химией, ученые также бьются над нерешенными вопросами. Одна из наиболее фундаментальных проблем — вопрос о происхождении жизни на Земле. Существующую теорию «первичного бульона», согласно которой органические вещества появились под воздействием солнечного света, молний и других факторов, экспериментально подтвердили американские химики Стэнли Миллер и Гарольд Юри. Однако эта теория не объясняет, как из хаотичного скопления примитивных органических веществ появилась сложная и «элегантная» молекула ДНК — основа большинства известных живых организмов на земле. Помимо ответа на один из фундаментальных вопросов, понимание истоков происхождения жизни даст людям шанс самим стать «творцами» и синтезировать новые живые существа. Этот факт станет не только прорывом в биологии: он поможет в генной инженерии и биотехнологиях.
Подробнее о задаче можно узнать по ссылке.
Задача №6. В чем секрет живучести тихоходок?
Тихоходки — животные, отдаленно напоминающие медведок и организмы, близкие к членистоногим. Их размер не превышает 1,5 мм, а свое название они оправдывают невероятной медлительностью: средняя скорость их передвижения не превышает 3 мм в минуту. Такой неспешный образ жизни, а также способность высушивать собственное тело позволяют тихоходкам выживать в самых экстремальных условиях: при крайне низких температурах (-273 С), в кипящей воде и даже в открытом космосе под воздействием радиации. В то же время, ученые пока не знают, как механизмы выживания тихоходок можно использовать для человеческих нужд. Открытия в этой области могут помочь ученым создать скафандры, защищающие космонавтов от опасных температур и высокого давления. Кроме того, существование тихоходок на Земле дает исследователям надежду найти похожие формы жизни на других планетах.
Подробное описание — на сайте.
№7. Точные долгосрочные прогнозы погоды
Прошедшее лето в центральной России показало, насколько непредсказуемой и разрушительной может быть природа: череда ураганов тому подтверждение. Службы спасения требуют от метеорологов точных прогнозов погоды, но специалисты уверяют, что здесь всегда возможен элемент случайности. Еще больший вопрос представляют долговременные климатические прогнозы, глобально влияющие на жизнь во всем мире. Сохранившиеся в северном полушарии озера, фьорды и другие геологические образования — лишь незначительное подтверждение изменений, которые могут изменить мир. Ученые знают, что на климат влияет множество факторов: от вулканической активности до интенсивности солнечного излучения. В то же время, исследователи не могут создать комплексную модель, которая смогла бы дать относительно точный прогноз на ближайшие 25 или 50 лет. Такая модель могла бы уберечь людей от стихийных бедствий и подготовить их к переменам в образе жизни.
В чем проблема долгосрочных прогнозов погоды можно узнать из видео по ссылке.
Александр Токарев,
Медиалаборатория Университета Талантов