Глава 1 Краткая история относительности О том, как Эйнштейн заложил основы двух фундаментальных теорий ХХ века: общей теории относительности и квантовой механики Альберт Эйнштейн, создатель специальной и общей теорий относительности, родился в 1879 г. в немецком городе

Физика современная и физика фундаментальная Прежде всего выясним суть новой физики, отличавшую ее от физики предыдущей. Ведь опыты и математика Галилея не выходили за пределы возможностей Архимеда, которого Галилей не зря называл «божественнейшим». В чем Галилей вышел

История науки Арнольд В.И. Гюйгенс и Барроу, Ньютон и Гук. М.: Наука, 1989.Белый Ю.А. Иоганн Кеплер. 1571–1630. М.: Наука, 1971.Вавилов С.И. Дневники. 1909–1951: В 2 кн. М.: Наука, 2012.Вернадский В.И. Дневники. М.: Наука, 1999, 2001, 2006, 2008; М.: РОССПЭН, 2010.Визгин В.П. Единые теории поля в первой трети ХХ

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ БАКа Главным архитектором БАКа стал Лин Эванс. Я слышала одно из его выступлений в 2009 г., но встретиться с этим человеком мне довелось лишь на конференции в Калифорнии в начале января 2010 г. Момент был удачным - БАК наконец начал работать, и даже сдержанный

История астрономии 115. Кто были первые астрономы? Астрономия - самая старая из наук. Или так говорят про астрономов. Первыми астрономами были доисторические люди, задававшиеся вопросом, каковы Солнце, Луна и звезды.Ежедневное движение Солнца установило часы.

Краткая история квантовой физики 1858 23 апреля. В Киле (Германия) родился Макс Планк.1871 30 августа. В Брайтуотере (Новая Зеландия) родился Эрнест Резерфорд.1879 14 марта. В Ульме (Германия) родился Альберт Эйнштейн.1882 11 декабря. В Бреслау (Германия) родился Макс Борн.1885 7 октября. В

6. Семейная история Как только главное решение было принято, все остальное постепенно встало на свои места, если не автоматически, то с некоторым усилием с нашей стороны. Следующий год пролетел незаметно в приливе эйфории. Какие бы сомнения по поводу состояния здоровья

Научные прорывы и создало множество полезных медикаментов, которые непременно в скором времени окажутся в свободном доступе. Предлагаем ознакомиться с десяткой самых удивительных медицинских прорывов 2015 года, которые обязательно внесут серьезный вклад в развитие медицинских услуг в самое ближайшее время.

Открытие теиксобактина

В 2014 году Всемирная организация здравоохранения предупредила всех о том, что человечество вступает в так называемую постантибиотическую эру. И ведь она оказалась правой. Наука и медицина аж с 1987 не производили действительно новых видов антибиотиков. Однако болезни не стоят на месте. Каждый год появляются новые заразы, более устойчивые к существующим медикаментам. Это стало настоящей мировой проблемой. Тем не менее в 2015 году ученые совершили открытие, которое, по их мнению, привнесет кардинальные перемены.

Ученые открыли новый класс антибиотиков из 25 противомикробных препаратов, включая очень важный, получивший название теиксобактин. Этот антибиотик уничтожает микробов, блокируя их способность производить новые клетки. Другими словами, микробы под воздействием этого лекарства не могут развиваться и вырабатывать со временем устойчивость к препарату. Теиксобактин к настоящему моменту доказал свою высокую эффективность в борьбе с резистентным золотистым стафилококком и несколькими бактериями, вызывающими туберкулез.

Лабораторные испытания теиксобактина проводились на мышах. Подавляющее большинство экспериментов показали эффективность препарата. Человеческие испытания должны начаться в 2017 году.

Одно из самых интересных и перспективных направлений в медицине является регенерация тканей. В 2015 году список воссозданных искусственным методом органов пополнился новым пунктом. Врачи из Висконсинского университета научились выращивать человеческие голосовые связки фактически из ничего.

Группа ученых под руководством доктора Натана Вельхэна биоинженерным способом создала ткань, способную имитировать работу слизистой оболочки голосовых связок, а именно ту ткань, которая представляется двумя лепестками связок, которые вибрируя позволяют создавать человеческую речь. Клетки-доноры, из которых впоследствии были выращены новые связки, были взяты у пяти пациентов-добровольцев. В лабораторных условиях за две недели ученые вырастили необходимую ткань, после чего добавили ее к искусственному макету гортани.

Создаваемый полученными голосовыми связками звук, ученые описывают как металлический и сравнивают его со звуком роботизированного казу (игрушечный духовой музыкальный инструмент). Однако ученые уверены в том, что созданные ими голосовые связки в реальных условиях (то есть при имплантации в живой организм) будут звучать почти как настоящие.

В рамках одного из последних экспериментов на лабораторных мышах с привитым человеческим иммунитетом исследователи решили проверить, будет ли организм грызунов отторгать новую ткань. К счастью, этого не случилось. Доктор Вельхэм уверен, что ткань не будет отторгаться и человеческим организмом.

Лекарство от рака может помочь и пациентам с болезнью Паркинсона

Тисинга (или нилотиниб) является проверенным и одобренным лекарством, которое обычно используют для лечения людей с признаками лейкемии. Однако новое исследование, проведенное медицинским центром Джорджтаунского университета, показывает, что лекарство Тасинга может являться очень сильным средством для контроля моторных симптомов у людей с болезнью Паркинсона, улучшая их моторные функции и контролируя немоторные симптомы этой болезни.

Фернандо Паган, один из докторов, проводивших данное исследование, считает, что нилотинибная терапия может являться первым в своем роде эффективным методом снижения деградации когнитивных и моторных функции у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона.

Ученые в течение шести месяцев давали увеличенные дозы нилотиниба 12 пациентам-добровольцам. У всех 12 пациентов, прошедших данное испытание препарата до конца, наблюдалось улучшение моторных функций. У 10 из них отметили значительное улучшение.

Основной задачей данного исследования была проверка безопасности и безвредности нилотиниба на человеческий организм. Используемая доза препарата была гораздо меньше той дозы, которая обычно дается пациентам с лейкемией. Несмотря на то, что препарат показал свою эффективность, исследование все же проводилось на небольшой группе людей без привлечения контрольных групп. Поэтому перед тем, как Тасингу начнут использовать в качестве терапии болезни Паркинсона, придется провести еще несколько испытаний и научных исследований.

Первая в мире 3D-напечатанная грудная клетка

Человек страдал редким видом саркомы, и у врачей не осталось другого выбора. Чтобы избежать распространение опухоли дальше по организму, специалисты удалили у человека почти всю грудину и заменили кости титановым имплантатом.

Как правило, имплантаты для крупных отделов скелета производят из самых разных материалов, которые со временем могут изнашиваться. Помимо этого, замена столь сложного сочленения костей, как кости грудины, которые, как правило, уникальны в каждом отдельном случае, потребовала от врачей провести тщательное сканирование грудины человека, чтобы разработать имплантат нужного размера.

В качестве материала для новой грудины было решено использовать титановый сплав. После проведения высокоточной трехмерной компьютерной томографии, ученые использовали принтер Arcam стоимостью 1,3 миллиона долларов и создали новую титановую грудную клетку. Операция по установке новой грудины пациенту прошла успешно, и человек уже прошел полный курс реабилитации.

Из клеток кожи в клетки мозга

Ученые из калифорнийского Института Солка в Ла-Холья посвятили ушедший год исследованиям человеческого мозга. Они разработали метод трансформирования клеток кожи в мозговые клетки и уже нашли несколько полезных сфер применения новой технологии.

Следует отметить, что ученые нашли способ превращения кожных клеток в старые мозговые клетки, что упрощает дальнейшее их использование, например, при исследованиях болезней Альцгеймера и Паркинсона и их взаимосвязи с эффектами, вызываемыми старением. Исторически сложилось, что для таких исследований применялись клетки мозга животных, однако ученые в этом случае были ограничены в своих возможностях.

Относительно недавно ученые смогли превратить стволовые клетки в клетки мозга, которые можно использовать для исследований. Однако это довольно трудоемкий процесс, и на выходе получаются клетки, не способные имитировать работу мозга пожилого человека.

Как только исследователи разработали способ искусственного создания клеток мозга, они направили свои усилия на создание нейронов, которые обладали бы возможностью производства серотонина. И хотя полученные клетки обладают лишь крошечной долей возможностей работы человеческого мозга, они активно помогают ученым в исследованиях и поиске лекарств от таких болезней и расстройств, как аутизм, шизофрения и депрессия.

Противозачаточные таблетки для мужчин

Японские ученые из Научно-исследовательского института исследований микробных заболеваний в Осаке опубликовали новую научную работу, согласно которой в недалеком будущем мы сможем производить реально действующие противозачаточные таблетки для мужчин. В своей работе ученые описывают исследования препаратов «Такролимус» и «Цикслоспорин А».

Обычно эти лекарства используются после проведения операций по трансплантации органов для подавления иммунной системы организма, чтобы та не отторгала новую ткань. Блокада происходит благодаря ингибированию производства энзима кальцинейрина, который содержит белки PPP3R2 и PPP3CC, обычно имеющиеся в мужском семени.

В своем исследовании на лабораторных мышах ученые обнаружили, что как только в организмах грызунов производится недостаточно белка PPP3CC, то их репродуктивные функции резко сокращаются. Это натолкнуло исследователей к выводу, что недостаточный объем этого белка может привести к стерильности. После более тщательного изучения специалисты заключили, что данный белок дает клеткам спермы гибкость и необходимые силу и энергию для проникновения через мембрану яйцеклетки.

Проверка на здоровых мышах только подтвердила их открытие. Всего пять дней применения препаратов «Такролимус» и «Цикслоспорин А» привело к полной бесплодности мышей. Однако их репродуктивная функция полностью восстановилась всего через неделю после того, как им перестали давать эти препараты. Важно отметить, что кальцинейрин не является гормоном, поэтому применение препаратов никоим образом не снижает половое влечение и возбудимость организма.

Несмотря на многообещающие результаты, потребуется несколько лет для создания реальных мужских противозачаточных таблеток. Около 80 процентов исследований на мышах не применимы для человеческих случаев. Однако ученые по-прежнему надеются на успех, так как эффективность препаратов была доказана. Кроме того, аналогичные препараты уже прошли человеческие клинические испытания и широко используются.

Печать ДНК

Технологии 3D-печати привели к появлению уникальной новой индустрии - печати и продаже ДНК. Правда, термин «печать» здесь скорее используется именно для коммерческих целей, и необязательно описывает то, что же в этой сфере происходит на самом деле.

Исполнительный директор компании Cambrian Genomics объясняет, что данный процесс лучше всего описывает фраза «проверка на ошибки», нежели «печать». Миллионы частей ДНК помещаются на крошечные металлические подложки и сканируются компьютером, который отбирает те цепи, которые в конечном итоге должны будут составлять всю последовательность ДНК-цепочки. После этого лазером аккуратно вырезаются нужные связи и помещаются в новую цепочку, предварительно заказанную клиентом.

Такие компании, как Cambrian, считают, что в будущем люди смогут благодаря специальному компьютерному оборудованию и программному обеспечению создавать новые организмы просто для развлечения. Конечно же, такие предположения сразу же вызовут праведный гнев людей, сомневающихся в этической корректности и практической пользе данных исследований и возможностей, но рано или поздно, как бы мы этого хотели или не хотели, мы к этому придем.

Сейчас же ДНК-печать демонстрирует немногообещающий потенциал в медицинской сфере. Производители лекарств и исследовательские компании - вот список первых клиентов таких компаний, как Cambrian.

Исследователи из Каролинского института в Швеции пошли еще дальше и начали создавать из ДНК-цепочек различные фигурки. ДНК-оригами, как они это называют, может на первый взгляд показаться обычным баловством, однако практический потенциал использования у этой технологии тоже имеется. Например, его можно будет применять при доставке лекарственных средств в организм.

Наноботы в живом организме

В начале 2015 года сфера робототехники одержала большую победу, когда группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего объявила о том, что провела , которые выполнили поставленную перед ними задачу, находясь внутри живого организма.

Живым организмом в данном случае выступали лабораторные мыши. После помещения наноботов внутрь животных микромашины направились к желудкам грызунов и доставили помещенный на них груз, в качестве которого выступали микроскопические частички золота. К концу процедуры ученые не отметили никаких повреждений внутренних органов мышей и тем самым подтвердили полезность, безопасность и эффективность наноботов.

Дальнейшие тесты показали, что доставленных наноботами частичек золота в желудках остается больше, чем тех, которые были просто введены туда с приемом пищи. Это натолкнуло ученых на мысль о том, что наноботы в будущем смогут гораздо эффективные доставлять нужные лекарства внутрь организма, чем при более традиционных методах их введения.

Моторная цепь крошечных роботов состоит из цинка. Когда она попадает в контакт с кислотно-щелочной средой организма, происходит химическая реакция, в результате которой производятся пузырьки водорода, которые и продвигают наноботов внутри. Спустя какое-то время наноботы просто растворяются в кислотной среде желудка.

Несмотря на то, что данная технология разрабатывается уже почти десятилетие, только в 2015 году ученые смогли провести ее фактические тесты в живой среде, а не обычных чашках Петри, как делалось много раз до этого. В будущем наноботов можно будет использовать для определения и даже лечения различных болезней внутренних органов, путем воздействия нужными лекарствами на отдельные клетки.

Инъекционный мозговой наноимплантат

Группа ученых из Гарварда разработала имплантат, обещающий возможность лечения ряда нейродегенеративных расстройств, которые приводят к параличу. Имплантат представляет собой электронное устройство, состоящее из универсального каркаса (сетки), к которому в дальнейшем можно будет подсоединять различные наноустройства уже после введения его в мозг пациента. Благодаря имплантату можно будет следить за нейронной активностью мозга, стимулировать работу определенных тканей, а также ускорять регенерацию нейронов.

Электронная сетка состоит из проводящих полимерных нитей, транзисторов или наноэлектродов, которые соединяют между собой пересечения. Почти вся площадь сетки состоит из отверстий, что позволяет живым клеткам образовывать новые соединения вокруг нее.

К началу 2016 года команда ученых из Гарварда по-прежнему проводит тесты безопасности использования подобного имплантата. Например, двум мышам имплантировали в мозг устройство, состоящее из 16 электрических компонентов. Устройства успешно используются для мониторинга и стимуляции определенных нейронов.

Искусственное производство тетрагидроканнабинола

Многие годы марихуана использовалась в медицине в качестве обезболивающего средства и в частности для улучшения состояний больных раком и СПИДом. В медицине также активно используется и синтетический заменитель марихуаны, а точнее ее основного психоактивного компонента тетрагидроканнабинола (или THC).

Однако биохимики из Технического университета Дортмунда объявили о создании нового вида дрожжевого грибка, производящего THC. Более того, по неопубликованным данным известно, что эти же ученые создали еще один вид дрожжевого грибка, который производит каннабидиол, другой психоактивный компонент марихуаны.

В марихуане содержится сразу несколько молекулярных соединений, которые интересуют исследователей. Поэтому открытие эффективного искусственного способа создания этих компонентов в больших количествах могло бы принести медицине огромную пользу. Однако метод обычного выращивания растений и последующая добыча необходимых молекулярных соединений является сейчас наиболее эффективным способом. Внутри 30 процентов сухой массы современных видов марихуаны может содержаться нужный компонент THC.

Несмотря на это, дортмундские ученые уверены, что смогут найти более эффективный и быстрый способ добычи THC в будущем. К настоящему моменту созданный дрожжевой грибок повторно выращивается на молекулах такого же грибка вместо предпочтительной альтернативы в виде простых сахаридов. Все это приводит к тому, что с каждой новой партией дрожжей уменьшается и количество свободного компонента THC.

В будущем ученые обещают оптимизировать процесс, максимизировать производство THC и увеличить масштабы до индустриальных нужд, что в конечном итоге удовлетворит нужды медицинских исследований и европейских регуляторов, которые ищут новый способы производства тетрагидроканнабинола без выращивания самой марихуаны.

В середине ХІХ столетия произошло множество потрясающих открытий. Как бы удивительно это не звучало, но огромная часть этих открытий была сделана во сне. Поэтому здесь даже скептики теряются, и затрудняются сказать что-либо в опровержение существования провидческих или вещих снов. Многие ученые занимались изучением этого феномена. Немецкий физик, врач, физиолог и психолог Герман Гельмольц в своих исследованиях пришёл к выводу, что в поисках истины человек накапливает знания, потом он анализирует и осмысливает полученную информацию, и после этого наступает самый главный этап – озарение, которое так часто случается во сне. Именно таким способом озарение пришло ко многим учёным- первооткрывателям. Сейчас мы предоставляем Вам возможность ознакомиться с некоторыми открытиями, сделанными во сне.

Французский философ, математик, механик, физик и физиолог Рене Декарт всю жизнь утверждал, что в мире нет ничего таинственного, чего нельзя было бы понять. Однако, всё же одно необъяснимое явление в его жизни существовало. Этим явлением были вещие сны, которые приснились ему в возрасте двадцати трех лет, и которые помогли ему сделать ряд открытий в различных областях науки. В ночь с 10 на 11 ноября 1619 года Декарт увидел три вещих сна. Первый сон был о том, как сильный вихрь вырывает его из стен церкви и колледжа, унося его в направлении прибежища, в котором ему уже не страшны ни ветер, ни другие силы природы. Во втором сне он наблюдает за мощной бурей, и понимает, что как только ему удается рассмотреть причину происхождения этого урагана, он тут же стихает и не может ему причинить никакого вреда. А в третьем сне Декарт читает латинскую поэму, которая начинается со слов «Какой мне следовать дорогой жизни?». Проснувшись, Декарт понял, что ему открылся ключ к истинному основанию всех наук.

Датский физик-теоретик, один из создателей современной физики Нильс Бор ещё со школьных лет проявлял интерес к физике и математике, а в Копенгагенском университете он защитил свои первые труды. Но самое главное открытие ему удалось сделать во сне. Он долго размышлял в поисках теории строения атома, и однажды его озарил сон. В этом сне Бор находился на раскалённом сгустке огненного газа – Солнце, вокруг которого вращались планеты, связанные с ним нитями. Потом газ затвердел, а «Солнце» и «планеты» резко уменьшились. Проснувшись, Бор понял, что это и есть модель атома, которую он так долго пытался открыть. Солнце являлось ядром, вокруг которого вращались электроны (планеты)! Это открытие в дальнейшем стало основой всех научных работ Бора. Теория положила начало атомной физике, что принесло Нильсу Бору мировое признание и Нобелевскую премию. Но вскоре, во время Второй Мировой Войны, Бор в некоторой мере пожалел о своем открытии, которое могло использоваться в качестве оружия против человечества.

До 1936 года медики полагали, что нервные импульсы в организме передаются электрической волной. Переворотом в медицине стало открытие Отто Лёви — австрийско-немецкого и американского фармаколога, который в 1936 году стал лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине. В молодом возрасте Отто впервые предположил, что нервные импульсы передаются посредством химических медиаторов. Но так, как никто не прислушался к молодому студенту, теория осталась в стороне. Но в 1921 году, через семнадцать лет после выдвижения начальной теории, накануне пасхального воскресенья, Лёви, проснувшись ночью, по его собственным словам, «набросал несколько пометок на клочке тонкой бумаги. Утром я не смог расшифровать свои каракули. На следующую ночь, ровно в три часа, та же мысль вновь осенила меня. Это была схема эксперимента, призванного определить, верна ли гипотеза химической передачи импульса, высказанная мной 17 лет назад. Я тотчас встал с постели, направился в лабораторию и поставил простой эксперимент на сердце лягушки в соответствии с возникшей ночью схемой». Таким образом, благодаря ночному сновидению, Отто Лёви продолжил исследования своей теории и доказал всему миру, что импульсы передаются не электрической волной, а посредством химических медиаторов.

Немецкий химик-органик – Фридрих Август Кекуле заявил во всеуслышание, что свое открытие в химии он сделал благодаря вещему сну. Многие годы он пытался найти молекулярную структуру бензола, входившего в состав природной нефти, но ему никак не поддавалось это открытие. Он думал над решением проблемы и днём, и ночью. Иногда ему даже снилось, что он уже открыл структуру бензола. Но эти видения были лишь результатом работы его перегруженного сознания. Но однажды, ночью 1865 года Кекуле сидел дома возле камина и незаметно задремал. Позже он сам рассказывал о своём сне: «Я сидел и писал учебник, но работа не двигалась, мои мысли витали где-то далеко. Я повернул мой стул к огню и задремал. Атомы снова запрыгали перед моими глазами. На этот раз небольшие группы скромно держались на заднем плане. Мой умственный взгляд мог теперь различить длинные ряды, извивающиеся подобно змеям. Но смотрите! Одна из змей схватила свой собственный хвост и в таком виде, как бы дразня, завертелась перед моими глазами. Как будто вспышка молнии разбудила меня: и на этот раз я провел остаток ночи, разрабатывая следствия из гипотезы». В результате он выяснил, что бензол, это не что иное, как кольцо из шести атомов углерода. На то время это открытие стало переворотом в химии.

Сегодня каждый, наверное, слышал, что знаменитая Периодическая таблица химических элементов Дмитрия Ивановича Менделеева была увидена им во сне. Но не каждый знает, как это происходило на самом деле. Об этом сне стало известно со слов друга великого учёного А. А. Иностранцева. Он рассказал, что Дмитрий Иванович очень долго работал над систематизацией всех известных на тот момент химических элементов в одной таблице. Он чётко видел структуру таблицы, но не имел представления, как туда поместить такое множество элементов. В поисках решения проблемы он даже не мог спать. На третьи сутки он от измождения уснул прямо на рабочем месте. Тотчас он увидел во сне таблицу, в которой все элементы были расставлены правильно. Он проснулся и быстро записал увиденное на клочке бумаги, оказавшейся под рукой. Как потом выяснилось, таблица была сделана почти идеально правильно с учетом существующих на то время данных о химических элементах. Дмитрий Иванович внёс только некоторые коррективы.

Немецкий анатом и физиолог, профессор Дерптского (Тартуского) (1811) и Кёнигсбергского (1814) университетов – Карл Фридрих Бурдах придавал очень большое значение своим снам. Благодаря сновидениям он сделал открытие о кровообращении. Он писал, что во сне ему нередко приходили в голову научные догадки, которые представлялись ему очень важными и от этого он пробуждался. Такие сны в основном случались в летние месяцы. В основном эти сны относились к предметам, изучением которых он в то время занимался. Но порою ему снились предметы, о которых на то время он даже и не размышлял. Вот рассказ самого Бурдаха: «… в 1811 г., когда я еще твердо придерживался обычных воззрений на кровообращение и на меня по данному вопросу не оказывали никакого влияния воззрения какого-нибудь другого лица, а сам я, вообще говоря, был занят совсем другими вещами, приснилось мне, что кровь течет своей собственной силой и впервые приводит в движение сердце, так что рассматривать последнее как причину движения крови - это все равно, что объяснять течение ручья действием мельницы, которую именно он приводит в движение». Благодаря этому сну на свет появилась идея о кровообращении. Позже, в 1837 году Фридрих Бурдах издал свою работу под названием «Антропология, или Рассмотрение человеческой природы с различных сторон», в которой была размещена информация о крови, её составе и назначении, об органах кровообращения, претворения и дыхания.

После смерти близкого друга, умершего из-за диабета в 1920 году канадский учёный Фредерик Грант Бантинг решил посвятить свою жизнь созданию лекарства от этой страшной болезни. Он начал с изучения литературы, посвященной этой проблеме. Статья Мозеса Баррона «О блокаде панкреатического протока желчными камнями» произвела на молодого ученого очень большое впечатление, вследствие которого он увидел знаменитое сновидение. В этом сне он понял, как правильно действовать. Проснувшись среди ночи, Бантинг записал методику проведения эксперимента на собаке: «Перевязать протоки поджелудочной железы у собак. Подождать шесть-восемь недель. Удалить и экстрагировать». Очень скоро он воплотил эксперимент в жизнь. Результаты эксперимента были потрясающими. Фредерик Бантинг открыл гормон инсулин, который до сих пор используется в качестве главного лекарства при лечении диабета. В 1923 году 32-летний Фредерик Бантинг (совместно с Джоном Маклеодом) был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине, став самым молодым лауреатом. А в знак уважения к Бантингу Всемирный день борьбы с диабетом празднуется в его день рожденья — 14 ноября.