Ирина Лагунина: В науке 2008 год оказался богат событиями и открытиями. В Швейцарии идет подготовка к новому запуску Большого Адронного коллайдера. На Марсе наблюдали снегопад. А антропологам удалось ответить на вопрос, когда и где зародилась подлинная человеческая культура. Научные итоги года подводят редактор раздела "Науки и технологии" сайта Радио Свобода Владимир Губайловский, ведущий научный сотрудник Палеонтологического института Александр Марков, научный редактор журнала "Вокруг света" Александр Сергеев и моя коллега Ольга Орлова.
Ольга Орлова: Наверное, не будет преувеличением совершенно естественным назвать главным научным событием этого года запуск Большого Адронного коллайдера, именно о нем говорили больше всего и писали средства массовой информации, да и, пожалуй, люди больше всего интересовались тем, что там происходит. Давайте Александр Сергеев начнет рассказывать, что случилось с коллайдером в этом году, в каком состоянии коллайдер встречает новый год.
Александр Сергеев: Наверное, резюмировать надо так: главным событием года стало то, что коллайдер не запустили. Его включили, довели до состояния, когда пучок протонов пробежал полный круг, а после этого там произошла серьезная авария, не связанная, естественно, с самим пучком протонов, а связанная с магнитами, которые им управляют, с их охлаждением. В результате коллайдер вынуждены были остановить на ремонт. По оценкам, ремонт после этой аварии, случившейся осенью, должен был занять около месяцев, но зимой включить коллайдер уже нельзя, потому что он занимает слишком много электроэнергии, сколько зимой нельзя брать.
Ольга Орлова: Просто в Швейцарии условия таковы, что зимой коллайдер должен стоять планово, это и предполагалось даже в случае удачного запуска.
Александр Сергеев: Было много шума насчет того, что произойдет конец света, черт знает что. На самом деле они не пытались вести какие-то научные исследования на коллайдере в этом году. В этом году планировалось отлаживать саму процедуру управления пучком.
Ольга Орлова: Согласование всех систем.
Александр Сергеев: И поэтому запускали коллайдер очень медленно и постепенно. Сначала пучок пускали по маленькому участку, по маленькой дуге этого 27-километрового кольца. Сначала небольшой кусочек, потом четверть, потом половину дуги проходил пучок, потом он прошел полный круг, потом начали запускать встречный пучок, антипротоны должны лететь навстречу протонам. Ну а потом, когда все это вроде бы пошло, была объявлена дата запуска, все заработало вроде бы и через два дня все пришлось остановить. Теперь запуск планируется весной 2009 года, надеюсь, к тому времени все починят. С другой стороны, надо сказать, что для такого гигантского проекта некоторые осложнения на старте - это нормальное явление. Ракеты не летают с первого раза впервые построенные, многие другие устройства. Здесь тоже возникли осложнения, что-то сломалось. В будущем году мощность пучка начнут постепенно наращивать. И еще даже к лету, вероятно, к осени не будет достигнута полная мощность, полная светимость, то есть количество протонов, летящих навстречу друг другу. Их будут понемногу пускать, потом будут усиливать, пока мощность пучка не дойдет до плановой. Это будет скорее всего уже в 2010 году, вот тогда и начнутся настоящие эксперимента, поиск базона Хикса, проверка стандартной модели элементарных частиц. Очень надеются найти отклонения этой стандартной модели, потому что на то есть много указаний косвенных, что там не все в порядке.
Ольга Орлова: Нам сейчас, получается, остается только ждать и надеяться на то, что в наступившем году коллайдер будет работать исправно, чтобы уже все-таки к 2010 году начались настоящие научные эксперименты и будем всячески этого желать всему тому сообществу физиков, инженеров, которые работают на запуск.
Александр Сергеев: Уже больше 10 лет, 15 лет, по-моему, идет проектирование и строительство.
Ольга Орлова: Еще у нас было, по-моему, очень интересное в этом году событие в физике элементарных частиц, результат был получен теоретический. Давайте Владимир Губайловский о нем расскажет поподробнее.
Владимир Губайловский: Группа немецких физиков поставила эксперимент следующего рода, то есть он действительно связан со стартом коллайдера и с проверкой стандартной модели. То есть они попытались решить уравнение квантовой хромодинамики для того, чтобы найти массу протона теоретически. Для этого была построена модель, фактически там использовалась сетка, матрица, которая содержала порядка десяти триллионов чисел, и они попытались эти уравнения решить, чтобы сравнить результат, который дает стандартная модель, с экспериментальными данными о массе протона.
Ольга Орлова: Владимир, поясните, как странно. Обычно бывает наоборот, эксперимент подтверждает теоретические расчеты, а здесь получилось наоборот, подтверждали расчетами экспериментальные данные, которые были известны. Почему было важно получить правильную модель, построить теоретический расчет?
Владимир Губайловский: Это должно было и во многом так и случилось, это должно было подтвердить правильность теоретических построений. Фактически мы берем некое уравнение, в нем все известно, в зависимости известного вычеркиваем одно число и пытаемся это число найти из уравнений. И если мы получаем подтверждение по массе, то стало быть стандартная модель работает. Это не первая попытка такого гигантского счета. Раньше просто эта сетка, на которой рассчитывались эти уравнения, она была гораздо более разреженной, а тут использовали очень мощный компьютер, даже сеть компьютерную, и отклонения от экспериментальных данных раньше были 10%, а сейчас 2%.
Ольга Орлова: Практически в пять раз, получается, улучшили результат.
Владимир Губайловский: Результат улучшили, но дальше серьезно улучшить будет очень трудно этот результат, хотя это результат, конечно, выдающийся.
Александр Сергеев: Здесь можно было бы еще такое пояснение дать. По существующей теории протон состоит из трех кварков. Задача состояла в том, как рассчитать свойство протона по известным свойствам трех кварков. Но эти три кварка внутри протона настолько сложно взаимодействуют между собой, что понадобилось перелопачивать вот эти триллионы чисел, чтобы эти расчеты вычислить. Это не то, что две планеты или три планеты обращаются друг вокруг друга, там гораздо более сложное уравнение. Задача была такая: проверить, верны ли эти уравнения путем численного расчета, получится ли из трех кварков такой протон, который мы наблюдали. Оказалось, что вроде бы получается. Следующий шаг сделали на уточнение, получили большую точность, лучшее приближение.
Ольга Орлова: Давайте теперь поговорим о космосе и о том, что происходило в этом году в изучении космоса, какие были интересные данные результаты? Александр, на ваш взгляд, какое самое значительное достижение в космических исследованиях было в этом году?
Александр Сергеев: Лично для меня наиболее важным событием был запуск космической обсерватории «Гласт», которая после запуска была переименована в обсерваторию имени Ферми. Он как-то прошел не очень громко по СМИ, хотя на самом деле этот проект в чем-то сопоставим с большими телескопами на орбите, типа телескопа Хабла, телескопа Чандра. Мы взяли новый участок спектра, который много лет никто не наблюдал, потому что гамма-диапазон, в котором работает этот телескоп, мягкий гамма-диапазон еще как-то наблюдается телескопом Чандра, а жесткий гамма-диапазон просто не наблюдался много лет, с тех пор как в 91 году была затоплена космическая обсерватория Комптон, более 15 лет человечество оставалось слепым в диапазоне жесткого гамма-излучения. А именно там регистрируется масса интересных событий, в том числе знаменитые гамма-всплески. Вот эта обсерватория сейчас вошла в строй, она состоит из двух инструментов, один позволяет с очень высокой точностью определять положение источников на небе, а другой занимается таким широкомасштабным мониторингом, он следит за гамма-всплесками. Вот эта обсерватория, от нее ждут больших результатов все-таки и Хабл, и Чандра и другие уже сливки сняли с неба, только тонкости какие-то изучать, а здесь непаханое поле, можно ждать новых открытий.
Ольга Орлова: А что вы скажете о том, что журнал «Сайнс» среди открытых результатов считает одним из самых важных в этом году получение изображения планетных систем и изображение планет вокруг других звезд? В принципе уже техника позволяла получать изображение других планет, почему это так важно?
Александр Сергеев: Строго говоря, действительно были сообщения года два с половиной назад о том, что получены изображения планеты рядом со звездой. Просто планет у других звезд открыто несколько сотен, с этим нет проблем, но их открывают косвенно по колебаниям в спектре звезды, связанным с тем, что они обращаются вокруг общего центра масс. Так диагностируют существование планет, но их никто не видел. Года два с половиной – три назад смогли специальной технологией показать, что вроде бы там есть планеты. Сейчас такие результаты были получены несколькими разными методами – это достижение, как я понимаю. В результате удается выявить свечение самой планеты возле звезды. Если мы получим этот результат, то значит мы можем дальше с развитием техники начинать измерение конкретных свойств уже планеты отдельно от звезды. До сих пор про планеты можно было мало что сказать, кроме того, что у них есть орбиты определенного размера и массу можно было оценить. А сейчас, если мы сможем получать изображение отдельно, совсем другое дело, можно начинать спектры мерить, значит оценивать, из чего состоит атмосфера, а значит это шаг в сторону исследования и сверхзадачи поиска жизни на других планетах.
Ольга Орлова: Владимир, у меня к вам вопрос. В течение года очень подробные шли результаты о том, что происходило на Марсе, марсианская экспедиция и много было удивительных вещей открыто. Как вы считаете, самое важное, что мы теперь знаем о Марсе того, чего мы не знали раньше, но в этом году узнали?
Владимир Губайловский: Пожалуй, самой впечатляющей экспедицией, которая работала на Марсе в этом году, это была работа аппарата «Феникс». Он высадился на Марсе, нельзя сказать приземлился, в мае. У него были анализаторы, которые позволяли ему, немножко покопавшись в марсианской почве, провести ее химический анализ. Интересное открытие, которое он сделал, судя по всему, «Феникс» нашел на Марсе водяной лед. Прямых утверждений, что он нашел водяной лед, все-таки нет. Он прокопал несколько канавок вокруг себя глубиной до десятка, кажется, сантиметров. Было прокопано несколько канавок и там было найдено что-то белое и блестящее. Но поскольку он с этим белым и блестящим возился несколько месяцев, по фотографиям было видно, что это белое и блестящее сокращается. То есть, видимо, оно тает. Потому что другого объяснения, почему бы оно стало меньше, нет. И на этом основании был сделан вывод, что под небольшим, совсем небольшим слоем пыли, комковатой такой надо сказать пыли, которая лежит на Марсе, там есть водяной лед. «Феникс» сфотографировал на Марсе снегопад. Этот снегопад шел достаточно высоко, то есть снег на Марс не падал, он испарялся на довольно большой высоте. Но тем не менее, эти факты как бы подтверждают, что на Марсе есть лед, значит там есть вода. Нельзя ничего говорить пока, что есть жизнь на Марсе, нет жизни на Марсе.
Ольга Орлова: Я только хотела спросить, что вопрос, есть ли жизнь на Марсе, перестает звучать анекдотически после таких результатов.
Владимир Губайловский: Безусловно. Поиск продолжается, лед есть и возможно его много, льда. Но «Феникс», отработал, сейчас он уже не называется на команды земли. Он работал близко к полюсу марсианскому, а там мало довольно солнечного света, он, похоже, больше не откликнется никогда, но тем не менее, он сделал очень большое дело.
Ольга Орлова: Давайте поговорим о биологии, о результатах биологических этого года. Что важно, что, например, журнал «Сайнс» среди самых значительных достижений этого года все-таки на первое место ставит биологический результат о перепрограммировании клеток. Владимир, может быть вы расскажете поподробнее, в чем там дело?
Владимир Губайловский: Вроде бы удалось из взрослых стволовых клеток, как бы развернув их развитие в обратную сторону, получить клетки, очень похожие или просто совпадающие с клетками эмбриональными. Этот результат вроде бы должен решать проблему получения эмбриональных стволовых клеток. Потому что сейчас получение большого количества, именно в этом проблема, большого количества, то есть культур эмбриональных стволовых клеток, она наталкивается на неразрешимые проблемы.
Ольга Орлова: Причем как на политическом, так и на религиозном уровне, потому что и правительство запрещает в разных странах, и Ватикан протестует. То есть ученым нужно искать ресурсы.
Владимир Губайловский: Про Ватикан нужно сказать отдельно. Потому что как раз в декабре месяце Ватикан принял, у них это называется инструкция, но тем не менее, это очень серьезный документ, очень большой, который как раз вышел 12 декабря.
Ольга Орлова: Программный документ фактически.
Владимир Губайловский: Да, который специально посвящен вопросам биоэтики. И Ватикан постулирует: человек рождается в тот момент, когда происходит оплодотворение яйцеклетки.
Александр Марков: То есть не рождается, а когда Бог в него душу вкладывает.
Ольга Орлова: Ровно в момент оплодотворения.
Владимир Губайловский: Если в этот момент происходит одухотворение, скажем, творения, все, дальше с этим ничего нельзя делать. Из этого делается просто спектр выводов. В частности, они возражают очень резко против искусственного оплодотворения.
Александр Марков: Это очень взаимосвязанные вещи - экстракорпоральное оплодотворение и запрет использования эмбриональных стволовых клеток. Откуда получают эмбриональные стволовые клетки? В основном как раз из тех эмбрионов, которые получаются при этом внематочном оплодотворении. То есть это женщины, которые не могут забеременеть естественным путем, им таким образом помогают врачи. У них берут много яйцеклеток, порядка десятка, оплодотворяют в пробирке, и получается десяток эмбрионов, из которых выбирают самые жизнеспособные и три-четыре имплантируют уже ей в матку на определенной стадии развития, из которых приживется один или два. Остальные полдюжины эмбрионов заведомо идут на выброс. Они все равно не предполагается, что каждый из этих 10 искусственно полученных эмбрионов будет превращаться в человека. И Ватикан поэтому, естественно, запрещает и то, и другое, и женщинам таким образом иметь детей, и эмбриональные стволовые клетки получать.
Ольга Орлова: Фактически это означает запрет на врачебную помощь бесплодным парам очень многим.
Александр Марков: Совершенно верно. То есть в данном случае интересы эмбриона, комочка из нескольких недифференцированных клеток ставятся выше интересов взрослого разумного человека, который хочет иметь детей, но не может.
Ольга Орлова: Но это не единственное ограничение, которое в результате накладывает решение Ватикана. Потому что касается не только искусственного оплодотворения, но это касается клонирования.
Владимир Губайловский: Абсолютно верно. Клонирование запрещается по другому принципу. Там есть два постулата. Первый постулат - это то, что душа вселяется в тело в момент оплодотворения клетки, а второй постулат, что единственно допустимой формой репродукции является связь мужчины и женщины, находящихся в браке. Все остальные виды оплодотворения признаются аморальными. При клонировании оплодотворения не происходит и получается тогда, что при клонировании полученные живые существа, они не одухотворены. Если мы получим клонированную овцу, значит она не живая и с ней в принципе можно делать все, что угодно.
Александр Марков: У овцы нет бессмертной души, а если человек клонированный, то он по идее, по этой логике не является человеком, потому что не было того момента, когда Богу полагается в него душу вставлять.
Ольга Орлова: Поскольку у нас до клонирования человека очень далеко, пока не ходят клоны вокруг нас, просто на тот момент, когда они будут ходить, Ватикан будет решать, что с ними делать.
Александр Сергеев: Я надеюсь все-таки, что Ватикан не будет решать за науку, что и с чем делать. Хотя он может оказывать влияние.
Ольга Орлова: Я имею в виду, что Ватикан выскажется по этому поводу, как относиться к существам, как на них смотреть. Александр Марков, что интересного палеонтологи открыли про древность в этом году, что уточнили, чего мы теперь знаем, чего раньше не знали?
Александр Марков: Я бы отметил находки новых переходных форм, которые закрыли несколько зияющих пробелов в эволюционной истории животных. Одна переходная форма – это рыба, которая является переходной между обычной рыбой, у которой глаза по бокам головы, и камбалой, у которой глаза на одной стороне головы. Вот это происхождение камбалы эволюционистов смущало с давних времен. Теория постепенных эволюционных изменений предполагала, что один из двух глаз сначала должен двигаться вверх, оставаясь на своей стороне головы, потом оказаться на лбу сверху, а потом уже перейти на ту сторону, где другой глаз. Так вот пока он двигается еще по своей стороне головы, казалось бы, это не может давать никакого преимущества. Эволюционный механизм, который был предложен Дарвиным, отбор маленьких изменений, он не будет работать. Все креационисты всегда приводили этот пример как пример того, что не в состоянии объяснить дарвиновская теория. И вот палеонтологи нашли долгожданную переходную форму, две переходные формы, две рыбы, одна из них была известна раньше, просто прежние методы исследования ископаемых не позволяли реконструировать, как прижизненно располагались косточки, они сплющены - скелеты. А сейчас при помощи компьютерной томографии удалось точно сконструировать, как у нее было все устроено. И оказалось, что у этих двух рыб глаз начал смещаться, уже сильно поднялся с одной стороны, но еще остается на своем боку стороны. То есть глаза по разную сторону головы, но один гораздо выше другого. И таким образом в очередной раз подтвердилась правота Дарвина, что появление камбал тоже шло постепенно.
Ольга Орлова: Интересная еще находка была сделана палеонтологами в Техасе, где была найдена интересная переходная форма между лягушками и саламандрами. Там что получилось?
Александр Марков: Не хватало палеонтологам предка лягушек и саламандр.
Ольга Орлова: А зачем он нужен был?
Александр Марков: Теория эволюции предсказывает, что у каждой группы должен быть предок. Если две родственные группы, у них должен быть общий предок. Очень приятно всегда найти этого самого предка или ближайшего.
Ольга Орлова: Как он выглядел, на какого похож, на лягушку или на саламандру?
Александр Марков: Вы знаете, именно промежуточное животное. Были известны древнейшие лягушки с триасового периода, были известны древние хвостатые амфибии, то есть саламандры и были известны древние ламбритодонты, вымершая группа амфибий. И все понимали, что между ними должна быть переходная форма, переходное звено, но найти не могли. Как раз в Техасе нашли скелет такой амфибии, который очень удачно заполнил эту брешь. Сочетает в себе признаки трех групп, ламбритодонтов, лягушек и саламандр, хвостатых амфибий.
Александр Сергеев: Главное, что нужно отметить, что мы наблюдаем очередной раз, что аргументы по принципу, а где переходное звено против теории эволюции, это на самом деле так называемые аргументы, такой термин английский, американский существует, который переводят как аргументы в пользу боголакун. То есть бог, который объясняется и подтверждается лишь тем, чего мы еще чего-то не знаем.
Ольга Орлова: То есть только отсутствием, а на самом деле периодически ответы мы получаем. Это вопрос времени и наших исследований, техники во многом. Я знаю, что не только в Америке были получены палеонтологами интересные результаты, в Якутии был найден новый вид грибов. Что удалось сибирским палеонтологам обнаружить?
Александр Марков: Да, действительно, палеонтологи из Новосибирска сделали очень интересные открытия в отложениях возрастом около миллиарда лет. Собственно эти формы, которые они там нашли, были известны и ранее, но опять же новые методы микроскопии были совершенны, научились определять, что это такое. Им удалось доказать, что это на самом деле грибы, очень древние грибы, причем разные, одноклеточные, многоклеточные, разной стадии жизненного цикла найдены и разные виды, разные группы грибов. То есть богатая такая грибная флора.
Ольга Орлова: Поиски происходят в поймах рек?
Александр Сергеев: Это осадочные породы. Открытие показало, что оказывается миллиард лет назад активно шла диверсификация грибов, то есть грибы подразделялись на ряд групп, среди них можно найти предков современных основных групп и уже было большое разнообразие.
Ольга Орлова: Давайте от древних организмов микроскопических перейдем, у нас были в этом году очень интересные исследования разные по древним людям. Совершенно феноменальная находка, целая семья была найдена на территории Германии. Владимир, расскажите, поподробнее, что это такое, что за древние люди,
какая странная история.
Владимир Губайловский: Находка была датирована - это 4600 лет назад, там была найдена целая семья. Там были похоронены мужчина, женщина и двое их детей. Археологам удалось восстановить всю картину. Картина была совершенно трагическая, потому что это было захоронение, которое произошло после того, как на поселок, видимо, было совершено нападение. Там была не одна могила, было несколько могил. В этих могилах в основном похоронены женщины и дети. Но собственно открытие, главное открытие заключается в том, что именно в могиле была обнаружена семья. До сих пор таких захоронений никогда не находили. То есть это подтверждает, что в Центральной Европе почти пять тысяч лет назад существовали вполне традиционные современные семьи, они жили вполне в моногамных браках или серийная моногамия возможно, но тем не менее, все было очень похоже. И другой момент, что жизнь была довольно суровой и эта суровость жизни была связана не столько с тем, что был какой-то плохой климат, а с тем, что шла, вероятно, очень жесткая конкуренция между соседними сообществами.
Ольга Орлова: Действительно, очень много похожего на нашу современную жизнь, и жили семьи, и воевали между семьями. Еще удивительное открытие было сделано в Эфиопии, куда более древнее - 195 тысяч лет назад были найдены люди, которые оказались, что анатомически были на нас похожи. Александр Марков, расскажите об этом подробнее.
Александр Марков: В археологии палеолита было сделано, на мой взгляд, два самых важных дела. Уточнены датировки двух важнейших событий человеческой истории. Первое событие – это когда появились так называемые анатомически современные люди. Люди, по своему физическому строению не отличимте от нас. Самые древние находки, которые были сделаны, собственно говоря, давно Ричардом Лекки в Эфиопии. В этом году вышел специальный номер журнала, посвященный этим находкам, и там дано окончательное утверждение датировок – 195 тысяч лет. Сейчас уже можно считать доказанным, что 195 тысяч лет назад в Африке существовали люди анатомически точно такие же, как мы. А вторая дата, которая была уточнена, может быть еще интереснее - это дата первых признаков подлинно человеческой духовной культуры. Имеются в виду прежде всего украшения, ожерелья из ракушек просверленных, причем ракушки подобраны по цветам, по размерам. В частности, наконечник стрелы. Еще сравнительно недавно считалось, что такие вещи, а так же костяные орудия появились внезапно около сорока тысяч лет назад. Но потом были сделаны более древние находки в Африке. В этом году вышла статья с уточнением этих датировок - около 72 тысяч лет назад, точнее, даже дается точность более высокая - 71900 лет. Внезапно появилась эта культура и быстро распространилась по большой территории по разным климатическим зонам в пределах нынешней южной Африки, Бацваны, немножко Намибия и прилегающие территории. Мы теперь знаем, что зарождение подлинной человеческой культуры, как и зарождение биологического вида, тоже произошло в Африке, и знаем, когда.
