На дворі 2018 рік. Ось шість наукових загадок, які ми ще не вирішили.

Протягом минулого століття люди домоглися величезної кількості науково-технічного прогресу. Ми створили технологію, яка змінила наше суспільство; наукові досягнення допомогли нам відповісти на фундаментальні питання про те, хто ми і про світ, в якому ми живемо. І, тим не менш, таємниці зберігаються.

Чому ми змушені спати щоночі? Чому ми все ще не можемо «бачити» темну матерію? І де, чорт забирай, все інопланетяни?

Люди обговорювали такі питання десятиліттями - іноді століття. На щастя, наша непорушна воля розкрити світи світу наблизила нас до деяких відповідей, ніж будь-коли раніше. Ось шість таємниць, які як і раніше утримують вчених ночами і наскільки вони близькі до їх вирішення.

Чому нам потрібен сон?

Навіщо нам спати? Це може здатися простим питанням, але відповідь набагато складніше, ніж ви думаєте. Було безліч спроб знайти остаточну причину того, чому люди повинні спати щоночі, але вчені все ще не можуть дати однозначну відповідь.

Висновки в науці про знесення проливають певне світло на тонкощі стадій сну і активності мозку, але в кінцевому підсумку вони просто пропонують частини для постійно зростаючої, неповної головоломки. Це не допомагає нам не так багато, щоб порівнювати себе з тим, оскільки сплячі зразки і активність мозку у інших тварин часто значно відрізняються від людей, що ще більше посилює наше розуміння сну.

Джеррі Сигель, професор психіатрії в Інституті нейробіології і людської поведінки Університету Лос-Анджелеса, вивчає сплячі звички тварин, щоб зрозуміти, чому людям потрібно кожен день входити в сплячку.

«Наше розуміння і орієнтація [сну] відрізняються від будь-якого іншого тварини, тому що більшість з нас хотіли б спати 24 години на добу. Але в природному світі тварини, які використовують багато енергії, не виживуть », - каже Зігель футуризму. Природні цінності бездіяльності - наприклад, зимова сплячка дозволяє деяким тваринам відновлюватися і зберігати енергію, коли вона не потрібна. «У порівнянні з видами, енергозбереження є основним еволюційним імпульсом для сну», пояснює Зігель. Наприклад, африканські слони, тільки спати по дві години на день в дикій природі, ймовірно, тому що їм потрібно весь цей час, щоб нагодувати, щоб дати своїм великим тіл достатню енергію для роботи.

Теорія енергозбереження - одна з декількох, які вчені використовують, щоб пояснити, чому ми спимо. Оскільки вчені створили інструменти, які можуть відстежувати діяльність мозку під час сну, вони підійшли ближче до завершення загадки і розкриття всіх загадок сну.

Наприклад, мозок має механізми, що дозволяють йому очищати непотрібну інформацію під час сну. «Сон - це ціна, яку ми платимо за навчання», - говорить Джулі Тонони, професор психіатрії Університету Вісконсін-Медісон. Тонони і його команда провели експерименти на сплячих мишах і виявили, що після сну синапси були значно менше, ніж до сну.

Команда Тонони прийшла до висновку, що мозок повинен дозволяти цієї діяльності зменшуватися, щоб зміцнити інформацію, зібрану нею, коли вона прокинулася. Протягом дня мозок бомбардируется інформацією, і він підсилює його сильними нервовими зв'язками. Щоб змішувати нову інформацію з усією існуючою інформацією, ці сполуки мають слабшати, щоб «поглинути» її. Іншими словами, сон дозволяє мозку зробити нову інформацію досить гнучкою, щоб відповідати всім старим.

У той час як ця теорія витончено описує процес мозку, пов'язаний зі створенням нової інформації під час сну, Тонони і іншим нейробіологам ще належить довести, що сон дійсно необхідний для цього.

Щоб повністю зрозуміти сон, вчені-сонні потребують кращому розумінні нейробиологических процесів в мозку під час циклів пробудження і сну. Наприклад, чому деякі з нас можуть спати в надзвичайно галасливих умовах, а деякі з нас не можуть? Як тільки ми зможемо точно визначити, як не спить або спить людський мозок, це ще більше дасть нам знати про те, що потрібно знати про сон.

Але одне залишається незмінним як ніколи: без сну нам набагато гірше. «Ми знаємо, що, якщо ви позбавлені сну, у вас є упущення уваги, які насправді корелюють з вторгненнями уві сні», - каже Зігель. Чи не отримання достатнього сну прямо впливає на те, скільки уваги ви можете заплатити навколишнього світу. «Звичайно, коли ви їдете, втратити пильність всього на дві секунди може бути смертельною».

Що таке темна матерія і чому ми не можемо її побачити?

Ми не знаємо, як це виглядає. Ми не можемо цього бачити. Але це становить понад 26 відсотків матерії у відомій всесвіту. Оскільки голландський астроном Якоб Каптейн припустив своє існування в 1922 році, ми дізналися, що він існує через те, як він взаємодіє з предметом, який ми можемо спостерігати, але темна матерія як і раніше залишається таємниче невидимою для нас.

Більша частина матерії, яка нам видно, складається з нейтронів, протонів і електронів. Але темна матерія дотримується цих класифікацій. Він складається з різних типів частинок, які ми ще не змогли класифікувати і які взаємодіють зі світлом і речовиною зовсім по-іншому. Темна матерія не поглинає, не відображає або не випромінює світло. Але його гравітаційний вплив випромінює світло, коли воно проходить повз, - таке спостереження - це те, як вчені знають, що існує темна матерія. Дослідники вивчали це явище, намагаючись розгадати його таємниці, майже з моменту його створення. Зовсім недавно Великий адронний коллайдер в Європейській раді ядерних досліджень (ЦЕРН) наблизив нас до того, щоб це зробити - дослідники працюють над тим, щоб ідентифікувати невидимий матеріал, прискорюючи крихітні частинки, а потім вивчаючи енергію і імпульс, пов'язані з їхніми рухами коли вони стикаються на високих швидкостях.

Недавні дослідження показують, що гравітаційні детектори хвиль можуть дозволити нам «бачити» темну матерію в перший раз. Але істина питання (так би мовити) полягає в тому, що ми все ще дуже в темряві про одне з найпоширеніших сутностей в нашій всесвіту.

Як був створений Всесвіт?

Ми наближаємося до ранніх моментів Всесвіту, але її справжнє походження все ще залишається загадкою. «Будь-які теорії або моделі« творіння »на даний момент неймовірно спекулятивні», - каже Футурізму Пол Саттер, астрофізик з Університету штату Огайо і головний вчений з Центру науки і промисловості.

Можливо, найвідомішою теорією про початок Всесвіту є теорія Великого вибуху, в якій Всесвіт розширилася від надзвичайно спекотної і щільною сингулярності близько 13,8 мільярдів років тому. Але люди неправильно розуміють, думають вони, що матерія просто вибухнула з нічого, каже Саттер. «Великий вибух стався всюди у Всесвіті одночасно; це не вибух в космосі, а вибух простору ». Проте, точний процес того, що викликало це (і, звичайно, те, що було там заздалегідь), залишається невідомим.

«Чим раніше ми заходимо в історію Всесвіту, тим менше ми розуміємо, - каже Саттер. У той час як ми спостерігали короткі проблиски Всесвіту, коли їй було всього 300 000 років, вчені все ще розмірковують про екстремальних силах, які грають в перші хвилини Всесвіту.

Як і всі хороші таємниці, питання, який здається простим, дає більше питань, які необхідно вирішити, перш ніж ми зможемо знайти відповідь на вихідний питання. «Нам заважають дізнатися найраніші моменти (наприклад, менше 10-40 секунд), тому що ми не повністю розуміємо квантові аспекти гравітації», - каже Саттер.

З цією метою, щоб повністю зрозуміти створення нашого Всесвіту, нам потрібно буде мати повне розуміння законів фізики, які керують матерією і антиматерією. Це трохи проблема, оскільки ЦЕРН недавно підтвердив, що стандартна модель фізики частинок, можливо, повинна бути повернена на його голові, так як вона не враховує більшу частину матеріалу, створеного Великим Вибухом.

Як тільки ми повністю зрозуміли природу антиречовини і як він взаємодіє з матерією, ми не отримаємо остаточної відповіді на походження Всесвіту, але ми наблизимося до розуміння того, як це сталося.

Де планета Дев'ять?

За поясом Койпера таємничий кластер об'єктів обертається навколо Сонця. Вони обертаються ще далі від Сонця, ніж Нептун, але деякі траєкторії об'єктів, схоже, не відповідають очікуваному зразку. Більшість з них обходять навколо Нептуна, утримуючись на орбіті планети своєю сильною гравітацією. Але жменька цих об'єктів, здається, вийшла з-під місця чимось з набагато більшою масою.

Костянтин Батигін, доцент планетарної науки Каліфорнійського технологічного інституту, вважає, що ці особливості хоча б частково викликані існуванням Планети Дев'ять - ще не виявленої дев'ятої планети в нашій Сонячній системі.

Подумайте про сонячну систему як про гігантський диску. Орбіти цих дивних об'єктів поведінки, схоже, згинають диск вгору по краю. Планета Дев'ять повинна бути масивною, щоб мати такий вплив - навіть більшу масу, ніж Земля. Однак, незважаючи на свою гадану масу, ми ще не змогли довести її існування. Почасти це відбувається тому, що ми тільки почали шукати його; вчені вперше почали теоретизувати про його існування в 2014 році.

Однак це не єдина причина, по якій планета залишається невідкритої. «Ми ще не знайшли його, тому що він приголомшує, - каже Батигін. «З найкращими телескопами навколо ми ледь могли б виявити це, ми думаємо». Інфрачервоний аналіз не може бути й мови, тому що інструменти просто недостатньо чутливі. Це змушує астрономів шукати відображення світла - ще більш складне завдання, ніж інфрачервоний аналіз. Це пов'язано з тим, що будь-яке світло, який відображає Планета Дев'ять, повинен рухатися від Сонця до далеких меж Сонячної системи, відскакувати від Планети Дев'ять, а потім повертатися на Землю. Відбите світло убуває експоненціально, коли він перетинає відстань; властивості відбитого світла складені проти нас, знайшовши Планету Дев'ять.

Однак, з досягненнями в області технологій, більш чутливий телескоп може реєструвати світло, відбите від нього, раз і назавжди підтверджує існування Планети Дев'ять. Астрономи також використовують комп'ютерні симуляції для оцінки своєї орбіти, щоб краще зрозуміти, де це буде і коли. Можливо, що Планета Дев'ять може бути просто в точці на своїй орбіті, що робить її дуже далекої для спостереження.

Чому ці звуки примушують мій мозок свербіти?

Можливо, ви зіткнулися з ними на YouTube: тисячі відеороликів розповідали тихими голосами і супроводжувалися м'якими звуками, такими як масування текстурованою тканини або слабкий гул машинки для стрижки волосся. Спеціалізований мікрофон дає вам відчуття, що ви там. Для деяких людей звук створює відчуття масажу шкіри голови.

Результат цього досвіду: розслаблюючу, поколює відчуття в мозку близько 90% населення. Але чому це відбувається, і чому це не працює для всіх, поки невідомо.

Крейг Річард, професор біофармацевтичних наук в Університеті Шенандоа і засновник Університету ASMR, вивчає це своєрідне відчуття з 2013 року. «Ми знаходимося в самому початку розплутування науки за ASMR, - говорить Річард Футуризм. У той час як минулі біологічні дослідження показали, що функціональна зв'язок (області головного мозку, які світяться на fMRI) різна в мізках, які відчувають ASMR, ніж в тих, які цього не роблять, ASMR залишається загадкою. Чому це відбувається тільки у певного відсотка людей? Чому він існує? «Я не думаю, що коли-небудь буде одне пояснення, яке задовольнить всіх», - каже він.

Де інтелектуальне інопланетне життя?

Всесвіт нараховує мільярди років. З огляду на вік і простоту нашого космосу, важко зрозуміти, чому ми не знайшли інших ознак розумного життя. Основна ймовірність вказує на те, що ми повинні були знайти інопланетян до теперішнього часу, так де вони?

Астрономи і фізики висунули безліч теорій в своїх спробах пояснити. Одна з теорій припускає, що існує велика катаклізмічних подія, яка зупиняє будь-яку цивілізацію від контакту, а інший пропонує, щоб інопланетяни виявилися в пастці під товстими шарами льоду і скелі на віддалених місяцях.

Якщо позаземне життя існує в нашій сонячній системі, дослідники припускають, що вона, ймовірно, є мікробної, а не розумної чужим життям. Вважається, що ці чужорідні організми знаходяться на маленьких, крижаних планетах, таких як місяця Сатурна або Юпітера. Вчені НАСА провели дослідження для вивчення складу і стану великих океанів на цих місяцях, тому що, як вони пророкують, присутність рясної води може дозволити чужого життя процвітати. Але поки це тільки обґрунтовані припущення, засновані на висновках супутника Galileo NASA і великих скануваннях і спостереженнях. NASA планує більш уважно подивитися, подорожуючи по крижаній місяці Юпітера Europa протягом наступного десятиліття.

Але навіть якби ми знайшли чуже життя, змогли б ми її розпізнати? Шукаєте знайомі вуглецеві форми життя, які використовують воду, оскільки підтримка життя може обмежити нас в наших пошуках, щоб знайти чужого життя. Вчені повинні мати можливість повністю відрізняти чужі повідомлення від усіх інших шумів в космосі - і навіть це далеко не просто. Що, якщо їх повідомлення не відрізняються від інших частот? Що робити, якщо вони не хочуть бути знайденими?

В будь-якому випадку пошук ще далекий від завершення. Фактично, у багатьох відношеннях пошук тільки починається.