На върха на световната наука: Пет епохални руски открития

Getty Images
Във важни открития, на които днес се базират физиката, математиката и други науки, са участвали или са ги водили съветски и руски учени. Russia Beyond представя някои от най-важните постижения на руските учени през изминалите 20 години.

Революционни уреди, използвани на две мисии на Марс

На 28 септември 2015 г. мисията Curiosity (Любопитство – в превод от английски) обяви, че е открила доказателства, че под негостоприемните земи на Червената планета тече солена вода. Благодарение на руския спектометър DAN (Dynamic Albedo of Neutrons), НАСА успя да картира количествата водород под повърхността, неговото разпределение и химичния състав на водата.

DAN – единственият руски уред на мисията Curiosity – всъщност се опира на информация, получена от друг инструмент – HEND (High Energy Neutron Detector) от руския Институт за космически изследвания, разработен за мисията на НАСА Mars Odyssey през 2001 година. Благодарение на това устройство на полюсите на планетата са открити плоскости от ледена вода.

Данните от двата инструмента са свързани за по-добра картина. Нужно ли е да казваме, че тези мисии са от изключително голямо значение не само за откриването на водата, но и за самия живот? Защото там, където има вода, обикновено има и живот.

Квантови "метаматериали"

Съвместният руско-германски проект за използването на на пръв поглед странни материали като контролни елементи за свръхпроводникови електрически вериги заслужават внимание. Какво прави "метаматериалите" толкова специални? Традиционно ние гледаме на материалите като съставени от специфични атоми, които им придават своите свойства – плътност, цвят и т.н. При метаматериалите обаче тези свойства се управляват от структурния състав на атомите. Ето защо метаматериалите принадлежат към мистериозния квантов свят – свят, където законите на физиката са изключително мътни.

Метаматериалите са съставени от малко наноатоми, които на свой ред се състоят от стотици метри сложни структури, които не могат да бъдат отделени: те сменят свойствата си при първия признак на намеса. С помощта на магнитно поле обаче учените могат да включват и да изключват тези свойства.

Пробивът е постигнат от Лабораторията за свръхпроводникови материали към руския Национален университет за наука и технология и се приписва на малки частици, наречени двойки кюбити. За разлика от конвенционалните кюбити, двойките кюбити се адаптират към и симулират свойствата на даден материал или естествен процес. Кюбитните структури изпълняват сложни операции (като например пренос на електронни лъчения), оставайки на квантови нива. Последиците от това са огромни. Създавайки по-сложни системи от кюбити, могат да бъдат постигнати квантови симулатори, които да репликират или симулират свойства на реални процеси и материали.

Формирането на въглеводороди може да е безкраен процес

Проблемът с изчерпването на петрола е една от основните причини за конфликтите по света. Изключително важно е да се намерят устойчиви източници на гориво. Според конвенционалното възприятие, формирането на въглеводород (елементът, използван за производството на петрол) е биологичен процес, който включва разпадането на отдавна мъртви органични тъкани и други химически процеси на Земята – след което се формират "фосилни горива". Руските учени обаче отдавна изповядват идеята за абиогенетично образуване на въглеводород с помощта на неорганични реакции, протичащи само на 150 км под земната повърхност. Отново през 2017 г., на базата на предишната си работа, Владимир Кучеров заедно с Елена Мухина и Антон Колесников предполагат, че реалната дълбочина на формиране е само 70 км.

За да демонстрират доказателства за процеса, членовете на научния екип излагат неорганичен въглерод и вода на налягането и температурата под горната обвивка на Земята. Изчисленията им показват, че там  температурата е едва 280-300 градуса по Целзий (в сравнение с 1000 градуса, както се смяташе по-рано), а налягането е два 2-3 GPа (спрямо 5 GPa преди).

"Вече е ясно, че въглеводороди могат да се образуват в рамките на най-различни минералогични и термодинамични параметри", твърди Мухина в изследването си, публикувано в сп. Scientific Reports. " Вече знаем, че този процес е не просто възможен, а възможен почти навсякъде в земната кора".

Според екипа светът навлиза в епохата на въглеводородите. Остава само да се проучат нови начини те да бъдат изкарани на повърхността. "Изглежда, че в дълбините на Земята има много повече въглеводороди, отколкото се смяташе по-рано", допълва Мухина.

Перелман и хипотезата на Поанкаре

Много от вас сигурно си спомнят историята с математика, отказал да приеме $1 милион – Григорий Перелман. За онези от вас, които не могат да се сетят – руският гений получи награда от $1 млн. от Математическия институт "Клей" в Кембридж, Масачузец, но я отказа. През 2006 г. пък той не прие награда от $100 000 – математическия еквивалент на Оскар.

Непознатият преди това Перелман си спечели широко признание през 2010 г., след като реши хипотезата на Поанкаре – една от седемте най-големи нерешени задачи в математиката. Джеймс Карлсън, президент на CMI, каза: "Решаването на хипотезата на Поанкаре от Перелман слага край на едно вековно търсене на решението. Това голяма крачка напред в историята на математиката, която ще се помни дълго".

Причините да откаже наградата, които Перелман по-късно обяви, изненадаха мнозина. "Не харесвам решението, смятам, че не е честно", каза той. "Смятам, че приносът на американския математик Ричард Хамилтън за решаването на задачата е не по-малък от моя".

Революцията в информационните и комуникационни технологии

Жорес И. Алферов от Физико-техническия институт "А.Ф. Йофе" в Санкт Петербург е един от най-награждаваните учени на СССР и носител на множество награди за приноса си към физиката. През 2000 г. обаче, заедно с Хърбърг Крьомър от Университета в Калифорния, Санта Барбара, Алферов отива още по-далеч, като печели Нобеловата награда за физика с труда си: "Разработване на полупроводникови хетероструктури, използвани във високоскоростната и оптична електроника".

Полупроводниците са материали, които имат свойства едновременно на електрически проводници и изолатори. Те са в основата на повечето електронни компоненти в ежедневието ни. През 1957 г. първият хетероструктурен транзистор е предложен от Крьомър. По-късно през 1963 г., заедно, но независимо от него, Алферов предлага концепцията за полупроводникови лазери. Днес те се използват в CD четците и служат както за съхранение и четене на данни, така и за пренос на информация по оптични влакна.

Хетероструктурите са много важни за нискошумовите и високочестотни усилватели, които се използват в различни устройства – от мобилни телефони чак до сателити.

Принципите, заложени от Алферов и сътрудниците му в сферата на информационните технологии, продължават да движат областта напред и до днес, докато продължаваме да търсим по-бързи начини за пренос на информация от една до друга точка.

Разберете и кои са най-великите руски археологически открития - тук!

Внимание! Всяко пълно или частично копиране на материали на Russia Beyond без писмено разрешение и директен линк към оригиналната публикация на Russia Beyond, включително от други електронни ресурси, ще се смята за грубо нарушение на Закона за защита на интелектуалната собственост на Руската федерация. Russia Beyond и медийният холдинг RT си запазват правото да реагират на подобни нарушения в различни държави, включително по съдебен ред.

Четете още: