Журнал «Юный техник» 2007 №01 - Журнал «Юный техник»

ГОРИЗОНТЫ НАУКИ И ТЕХНИКИ

Киборги для космоса

За исследования космоса порой приходится расплачиваться людскими жизнями. Нельзя ли обойтись без таких жертв? В поисках ответа на этот вопрос специалисты рассматривают иные пути познания Вселенной. Недавно предложено, например, отправлять в космос киборгов, причем микроскопических.

Не стоит думать, что в лабораториях уже в скором времени будет налажено производство этаких лилипутов, раз в десять меньших по размеру, чем люди. Термин Cell Mimetic (клеточная мимикрия) намекает на то, каким образом будут создаваться подобные устройства, которые уже получили название labs on a chip, то есть «однокристальные лаборатории».

Проще говоря, функции людей-исследователей ученые постараются переложить на своеобразные биологические автоматы. В планируемых разработках будут использовать живые клетки, дополненные так называемыми MEMS-сервоприводами для совершения определенных действий и слежения за состоянием клеток.

Габариты таких устройств не должны превышать одной тысячной диаметра человеческого волоса. Для того чтобы скопление клеток стало тканью, затем органом и, наконец, киберорганизмом, необходима координация их действий, предполагающая наличие четких связей между отдельными элементами структуры.

В настоящее время ученые ищут пути моделирования этих связей. В области интересов исследователей — четыре главных направления: энергетика, метаболика, систематика и создание микроспутников CMISESat.

Энергетики уже начали разрабатывать миниатюрные источники питания для микрокиборгов. Отделение метаболики сосредоточилось на использовании клеток, а также составляющих их MEMS-механизмов. Систематизаторы объединят достижения других отделов в комплексы более высокого уровня. А студенты университета штата Аризона, также привлеченные к работе, занимаются конструированием микроспутников весом не более 500 г, которые будут использоваться для испытаний технологий Cell Mimetic в космическом пространстве.

Сами же исследования ведутся большей частью в Институте квазибиологических исследований космоса (Institute for Cell Mimetic Spase Exploration — CMISE), созданном при Калифорнийском университете Лос-Анджелеса под эгидой Национального аэрокосмического агентства (НАСА).

Агентство намерено финансировать работу института, по крайней мере, в течение пяти лет, для чего уже выделило 30 млн. долларов. Кроме того, к перспективным исследованиям привлекаются сотрудники Калифорнийского университета, Инженерного колледжа Генри Сэмюэля, Калифорнийского технологического института, Лаборатории реактивного движения НАСА и других организаций.

Живые клетки — основа новой технологии.

Плата сервоприводов

Однокристальная лаборатория.

ПО СЛЕДАМ СЕНСАЦИЙ

Непостоянные постоянные

Мы уже писали о том, что, согласно мнению авторитетнейшего научного журнала «Физикал Ревью Летерс», даже фундаментальные законы природы, как мы их понимаем сегодня, могут понемногу меняться по мере старения Вселенной (см. «ЮТ» №> 1 за 2001 год). А это может привести к радикальному пересмотру современных физических представлений об устройстве мира.

В то время, когда вышла статья, эксперты призывали исследователей не спешить с окончательными выводами, пока не будут получены достаточно весомые подтверждения непостоянности констант. Сейчас есть основание полагать, что они появились…

Для начала напомним вкратце суть дела. Пять лет тому назад группа астрофизиков под руководством доктора Джона Веба из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, Австралия, в которую входили австралийские, английские и американские исследователи, с помощью самого большого телескопа в мире, 9-метрового рефлектора «Кек», расположенного на Гавайских островах, заметила странное явление. Изучив излучение газовых облаков, находящихся на расстоянии 12 млрд. световых лет от Земли, ученые пришли к выводу, что оно меняет свой спектр.

Казалось бы, что в том экстраординарного? Давно ведь известно, что каждое вещество, входящее в состав облака, выступает в роли своеобразного фильтра, поглощая свет строго определенной длины волны. Потому, кстати, ученые могут безошибочно сказать: в таком-то облаке есть атомы алюминия, в таком-то цинка. «Процеживают» эти фильтры, конечно, и излучение, которое, по всей вероятности, исходит из материи, вырванной из недр молодых галактик мощным тяготением черных дыр. А сама материя состоит, в основном, из заряженных частиц — ионов и электронов.

Однако эти частицы, согласно теории, относятся к наиболее стабильным «кирпичикам» Вселенной. И если спектр их излучения меняется, значит, изменились свойства самих атомов, в состав которых они входят.

В частности, эти изменения касаются величины зарядов частиц, из которых они состоят. А эти параметры, в свою очередь, связаны с диэлектрической проницаемостью, которая фигурирует в законе Кулона. Более того, ученые предположили, что со временем может «поплыть» и гравитационная постоянная всемирного закона тяготения.

Рецензенты, проверявшие работу Джона Веба и его коллег, не нашли в ней явных ошибок. Но поскольку последствия этого открытия для всей нашей системы физических знаний столь значимы, а отклонения результатов измерений ожидаемых величин столь малы, многие ученые все же сомневались, что открытие выдержит проверку временем. И предложили не торопиться с окончательными выводами.

Таким образом, в течение пяти лет в физике царило некое затишье. Но вот совсем недавно голландские физики под руководством профессора Вима Убакса подошли к проблеме совсем с другой стороны. Они измерили поглощение излучения ультрафиолетового лазера молекулами водорода, которые, как известно, состоят из двух протонов и двух электронов. Точные частоты, которые поглощает молекула Н2, зависят от соотношения масс входящих в ее состав частиц. Поэтому, зная частоты, можно определить и соотношение масс частиц.

Результаты, полученные в лаборатории, затем сравнили с данными Европейской южной обсерватории, расположенной в Чили, по соседству с телескопом «Кек», которым пользовалась предыдущая группа исследователей. Был опять-таки проведен схожий анализ двух водородных облаков, которые находятся в 12 млрд. световых лет от Земли. И снова получилось, что за время, примерно равное времени существования Вселенной, соотношение масс протона и электрона, известное еще как константа «мю», изменилось на две тысячные процента. А это значит, что одна из частиц, а может быть, и обе поменяли за это время свою массу! Пусть совсем на немного, но поменяли.

Такое открытие уже ставит под сомнение основы современной физики. Ведь важен сам принцип. Скажем, та же теория относительности Эйнштейна строится на допущении, что скорость света всегда постоянна.

Между тем, в самом конце прошлого столетия профессор Техасского университета Дмитрий Нанопулос и его коллеги установили, что скорость света не обязательно равна 300 тыс. км/с, как то полагал Эйнштейн. Производя сложные математические вычисления, они нашли новую формулу, согласно которой скорость света зависит от длины его волны. Зависимость эта очень мала, но ее опять-таки можно подтвердить экспериментально, анализируя излучение, которое приходит к Земле от чрезвычайно удаленных космических объектов.

Нобелевский лауреат по физике, профессор Бостонского университета Шелдом Глэшоу, узнав обо всем этом, оценил важность подобных открытий в 10 баллов по десятибалльной шкале. «Обнаружение даже ничтожного изменения констант может потрясти основы современной космологии», — считает он.

Впрочем, учитывая глобальность последствий, даже сами авторы открытий все-таки относятся пока к ним с величайшей осторожностью. Исследователи, как уже говорилось, просто опасаются, что обнаруженные отклонения окажутся лишь следствием какой-то ошибки эксперимента, не замеченной ими. Однако, согласитесь, вероятность того, чтобы одни и те же ошибки допустили теперь уже три независимые друг от друга группы ученых, не так уж велика. А это значит, что современную физику, скорее всего, ждут великие потрясения, подобные тем, что произошли сто лет назад, когда на смену классической физике Ньютона пришла теория относительности Эйнштейна.

Станислав СЛАВИН

УДИВИТЕЛЬНО, НО ФАКТ!

«Живые фабрики» электричества

Нет смысла спорить: есть люди, которым лучше не приближаться к электронным устройствам и бытовой технике. В их присутствии ломаются даже дверные замки. В чем здесь дело — в цепочке неприятных случайностей или в самих людях?