Мы знаем, что вы сделали этим летом

Ученые заново оценили возраст Земли, создали рекордно сложный квантовый компьютер и признали Юпитер первой из планет, рожденных в Солнечной системе. Вспоминаем самые важные открытия этого лета.

4381 0 0

отправить по e-mail

ЭРА VI

В начале июля биологи Стэнфордского университета под руководством Пола Эрлиха (Paul R. Ehrlich) проанализировали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) информацию о 27 500 видах позвоночных, которые входят в список Международного союза охраны природы. Ученые назвали шестое массовое вымирание видов (о его начале Пол Эрлих известил два года назад) процессом «биологической аннигиляции»: миллиарды популяций животных – млекопитающих, птиц, рептилий и амфибий – за период изучения просто исчезли.
Например, с 1993 года в мире стало на 43 % меньше африканских львов. Сегодня на планете менее 5 тыс. особей калимантанского и суматранского орангутанов, менее 100 тыс. жирафов южного, масайского, сетчатого и северного видов. Животные вымирают почти с той же скоростью, с какой 66 млн лет назад исчезали динозавры, морские рептилии и птерозавры.
А причины этого кризиса банальны: разрушение среды обитания, избыточная охота и изменение климата. Но в первую очередь – перенаселение и избыточное потребление.

Фото: rednblack (www.flickr.com), www.tcc.com.us, Amy Atherton (www.flickr.com)

КОЛЫБЕЛИ НЕ БЫЛО

Палеоантропологи несколько раз за лето пересчитали возраст человека и переписали историю нашего вида. Все началось с марокканской экспедиции археологов из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка. Их статья опубликована в журнале Nature.

До сих пор родиной человека разумного ученые считали Эфиопию, где находили самые древние останки Homo sapiens возрастом 195 тыс. лет. Но этим летом в пещере Джебель-Ирхуд (Марокко) ученые нашли окаменелости возрастом примерно 300 000 лет. Это дает основания пересмотреть историю человечества и предполагать, что наш вид эволюционировал в нескольких местах на африканском континенте. То есть предковой популяции – колыбели человечества – не было.

Исследователи сравнили находки с уже известными останками и выяснили, что особенности лица и зубов сформировались у H. sapiens довольно рано и потом почти не менялись, а вот мозговая часть черепа еще продолжала приспосабливаться к развивающемуся мозгу.

Новые цифры поставили новые вопросы: если вид развивался более 300 тыс. лет назад в Африке, а расселился по планете 70 тыс. лет назад, то почему же он так долго не покидал континента? В исследовании, опубликованном в Nature Communications, палеогенетик Йоханнес Краузе (Johannes Krause) и его команда предполагают, что H. sapiens мигрировал из Африки 270 тыс. лет назад, а не 70, как было принято считать раньше.

Композитная реконструкция черепа человека из Джебель-Ирхуд. Фото: Philip Gunz, www.mpg.de

DISSIPATIO ERGO SUM

Биофизик Джереми Ингланд (Jeremy England) из Массачусетского технологического института известен теорией, которая считает появление жизни неизбежным результатом термодинамики. Из ее уравнений следует, что при определенных условиях группы атомов будут реструктурироваться, чтобы сжигать все больше энергии и способствовать непрестанному разгону энтропии, или беспорядка во Вселенной. Ингланд считает этот эффект движущей силой происхождения жизни и называет его рассеянной, или диссипирующей адаптацией. Диссипация – это процесс превращения энергии упорядоченных процессов (солнечного света) в энергию неупорядоченных (тепло). Способность живых организмов адаптироваться во многом выражается именно в этом феномене, который можно изучать физическими методами.

Несколько лет Ингланд проверял разные аспекты своей теории, создавал компьютерные модели термодинамических систем (в том числе «суп» из 25 химических веществ, которые по-разному взаимодействуют между собой) и смотрел, насколько их поведение соотносится с его предсказаниями. Результаты экспериментов подтверждают общий тезис Ингланда об адаптации, основанной на диссипации: система увеличивает поглощение энергии во времени путем формирования и разрыва связей, чтобы лучше резонировать с частотой возбуждения, пишет он в исследовании, которое опубликовал этим летом в Physical Review Letters.

Джереми Ингланд, www.biology.eku.edu

КВАНТОВЫЙ РЕКОРД

Гарвардские физики под руководством Михаила Лукина создали полностью программируемый квантовый вычислитель на базе 51 кубита. Об этом ученый сообщил на четвертой Международной конференции по квантовым технологиям ICQT-2017, организованной Российским квантовым центром.

Мощность таких компьютеров увеличивается экспоненциально согласно законам квантовой механики; их возможности зависят от числа кубитов – ячеек памяти и вычислительных модулей. Создать универсальный квантовый компьютер пытаются крупнейшие корпорации – Google, IBM, Microsoft, используя для работы сверхпроводники, «дефектные» алмазы и полупроводники. Лидером в этой гонке до сих пор была лаборатория Google, которая сейчас работает над компьютером с 49 кубитами на основе «гибридного» подхода (он сочетает элементы цифрового и аналогового подхода к расчетам). Квантовые объекты, способные находиться одновременно в двух состояниях, позволяют машинам делать одновременно множество вычислений. Лукин и его команда использовали кубиты на основе атомов, охлажденных до сверхнизких температур и удерживаемых в специальных лазерных «клетках». Исследователи уже справились с задачей, нерешаемой с помощью классических суперкомпьютеров. Они просчитали поведение большого облака связанных частиц и обнаружили возникающие внутри него эффекты, неизвестные ранее: некоторые типы колебаний могут оставаться и удерживаться фактически бесконечно при затухании возбуждения в системе.

C помощью квантовых компьютеров можно будет не только моделировать поведение сложных квантовых систем, но и быстро создавать новые лекарства, моделировать работу мозга и строить безопасные телекоммуникации.

Михаил: "...уже классические компьютеры не могут справиться с вычислениями". www.youtube.com

СЕДОЙ ЮПИТЕР

И снова публикация в журнале PNAS: астрономы назвали Юпитер старейшей планетой Солнечной системы. Томас Крюйер (Thomas S. Kruijer) и его коллеги из Вестфальского университета имени Вильгельма одолжили у музеев Лондона и Чикаго 19 редких метеоритов.

Из каждого взяли по грамму вещества, растворили образцы в азотной и соляной кислотах, выделили из растворов вольфрам и молибден и стали изучать изотопный состав этих металлов.

Исследователи пришли к выводу, что метеориты произошли из двух областей протопланетного диска, которые были чем-то разделены примерно через два-три миллиона лет после образования Солнечной системы. «Наиболее правдоподобным механизмом такого эффективного разделения является образование Юпитера, появление зазора в газопылевом диске и прекращение обмена материалом между двумя резервуарами», – считает Крюйер. Получается, твердое ядро Юпитера сформировалось еще до того, как из протопланетного диска вокруг Солнца образовались все прочие планеты. Кроме того, Юпитер был своеобразным барьером, ограждавшим от метеоритов внутреннюю Солнечную систему.