Топ-5 научных сверхспособностей

[Carder]

Комиксы и мультфильмы десятилетиями заставляли детей мечтать о сверхспособностях.

С незапамятных времен или, по крайней мере, на заре мультфильмов и комиксов дети воображали себя сверхспособностями. "Чудо- близнецы, активируйте!" По мере взросления мечты о полетах, разговоре с животными или о том, что они невидимы, в значительной степени исчезают.
Мы всегда были очарованы идеей этих необычных способностей. В древних культурах мифические существа часто обладали особыми способностями, которые отличали их от смертных людей. Если Зевс, который недовольно ударил молнией, не был проявлением сверхдержавы, то что же тогда?

Человеческая природа - заниматься теми аспектами фольклора (или мультфильмов), которые мы находим наиболее интригующими, и воплощать их в жизнь. Это также один из способов взаимодействия искусства и науки. Умы с богатым воображением придумывают идеи вроде плащей-невидимок, а научные умы развивают их, изобретая их.

Если вы когда-нибудь решите испытать, что значит обладать сверхспособностями, в зависимости от ваших ожиданий, вы можете быть разочарованы текущими доступными вариантами. Например, наука еще не нашла способов достичь путешествия во времени, телепортации или бессмертия. Но они над этим работают.

Однако, если вы установите планку немного ниже, вы можете быть приятно удивлены тем силам, которые наука уже даровала нам, простым смертным. Продолжайте читать, чтобы узнать о пяти из них.

Содержание

1. Смотреть сквозь стены
2. Преодолевая гравитацию
3. Сверхчеловеческая сила
4. Остановка пуль
5. Управление погодой

5. Видеть сквозь стены​

Все, что он видит через свои рентгеновские очки, шокирует!

«Вы сделаете стену лучше, чем окно». Помните старую поговорку? Это было то, что вы изливали кому-то, пока он или она мешали вам видеть то, что вы пытались увидеть. Некоторые оптические компании считают это выражение устаревшим.

Например, в продукте Camero Xaver 800 используется микроволновый радар для проникновения через стены и проецирования трехмерного изображения всего, что скрывается за этими стенами. По заявлению компании, обычный старый гипсокартон, глиняный кирпич, шлакоблоки и даже арматурные бетонные конструкции, среди прочего, не подходят для Xaver 800; хотя, как и у Супермена со своим криптонитом, устройство не может видеть сквозь сплошной металл.

При использовании устройство занимает площадь около 33 на 33 на 6 дюймов (84 на 84 на 15 сантиметров) и весит около 33 фунтов (15 килограммов).

Другие компании также начинают заниматься бизнесом в области рентгеновского зрения. Physical Optics Corporation предлагает портативное устройство под названием LEXID, которое может обнаруживать контрабанду, спрятанную за стенами, в автомобилях и других контейнерах.

А для помощников есть аналогичные устройства, такие как устройство проверки людей T5000 ThruVision, которое может обнаруживать, когда кто-то скрывает оружие, не раскрывая интимных деталей тела человека.

Эти компании в основном разрабатывают свои продукты для использования в правоохранительных органах, вооруженных силах, пожарно-спасательных службах и системах безопасности. Вы можете видеть, как они могут пригодиться, например, если кто-то взят в заложники и переговорщики работают над безопасным прекращением противостояния. Это похоже на занятие, достойное супергероя.
Далее мы узнаем, как ускользнуть от злых сил.

4. Бросить вызов гравитации​

Настоящему французскому Человеку-пауку Алену Роберту не нужны специальные клеи для масштабирования стен. Он просто использует голые руки.

Хотя большинство из нас скучно скованы силой гравитации, эволюция помогла некоторым существам, таким как геккон (и Человек-паук), обойти эту силу. Чтобы обеспечить свое выживание, эти животные приобрели способность легко прилипать к большинству стен и потолков, не оставляя липких следов.

Ученые годами работали над созданием синтетического клея, имитирующего особую сухую липкость геккона, и такое изобретение очень близко к тому, чтобы стать реальностью благодаря новому методу использования пластика для создания подобных микроскопических структур.

Скорее всего, место будет первым местом для новых сухих клеев. В настоящее время идея состоит в том, что эта технология поможет роботам в исследовании последнего рубежа, однако вполне вероятно, что те же принципы в конечном итоге могут быть применены для замены повседневных клеев, к которым люди привыкли. Прощай, липкая лента. Привет, липкие ножки.

Не то чтобы в ближайшее время вам следует прощаться с любимой записью. Дизайн еще не был доведен до совершенства, и одна из проблем, которая в настоящее время препятствует разработке, заключается в том, что в некоторых случаях клей слишком липкий, что затрудняет его удаление после нанесения. Так что эта сверхдержава все еще в разработке.

3. Сверхчеловеческая сила​

Забудьте о супергерое. Тебе просто нужна помощь, чтобы поднять рис в супермаркете. Экзоскелет, такой как HULC или HAL (гибридная вспомогательная конечность), изображенный здесь, может помочь вам в этом.

Человеческое тело может быть приспособлено к экстремальным условиям окружающей среды, но в некоторых ситуациях требуется сила, превышающая наши естественные способности. На поле боя солдатам необходимо длительное время нести тяжелые грузы и преодолевать труднопроходимую местность. Поэтому, чтобы раздвинуть границы физических нагрузок, ученые разработали способ, позволяющий технологиям нести часть этого бремени.

Примером такой инновации являются экзоскелеты Berkley Bionics и Human Universal Load Carrier (HULC) от Lockheed Martin. Благодаря своим титановым ножкам HULC делает для человеческих скелетов снаружи то же, что адамантий сделал для скелета Росомахи изнутри, превращая его владельца в жесткого покупателя.

Его титановые ножки прикреплены к раме, похожей на рюкзак, на которой размещается блок питания и небольшой встроенный микрокомпьютер. Одной из наиболее впечатляющих особенностей HULC является то, что он не требует джойстика или механизма ручного управления. В отличие от знаменитого костюма Железного человека, устройство может распознавать предполагаемые движения оператора и соответствующим образом реагировать.

Чтобы свести к минимуму нагрузку на пользователя, в его конструкции используется гидравлика, благодаря которой глубокие приседания и тяжелый подъем верхней части тела кажутся такими же легкими, как мгновение ока. Прямо сейчас его приложения ориентированы на военные нужды, но оборонный гигант изучает возможности его использования в промышленных и медицинских целях.

2. Остановка пуль​

Даже если вы не быстрее, чем летящая пуля, возможно, скоро вы сможете избежать ее. И это похоже на удобную способность.

Маловероятно, что вы когда-нибудь станете быстрее, чем летящая пуля в одиночку. Но если бы было изобретение, которое действительно могло бы определять, когда приближающийся снаряд уже приближается к вам, что ж, это было бы что-то. И если бы такое устройство могло также заставить вас нырнуть подальше от опасностей, оно, несомненно, было бы признано одним из самых потрясающих научно обоснованных сверхспособностей.

IBM подала патент на Bionic Body Armor, который будет выполнять такие задачи, в начале 2009 года. Устройство вызвало бы у владельца шок, который, в свою очередь, вызвал бы рефлексивные движения в направлении, противоположном угрожающему снаряду. К сожалению, IBM отозвала патент в феврале того же года.

Но не бойтесь. Умная броня все еще разрабатывается в виде жидких бронежилетов. В одной версии используются магнитореологические жидкости (MF), которые сгущаются под воздействием магнитного поля, а в другой используются жидкости, загущающие сдвиг (STF), которые затвердевают при встряхивании или сильном ударе объекта.

По мере того, как эти формы брони становятся более совершенными, они, безусловно, изменят картину войны. И хотя они еще не усовершенствованы, их ценность с точки зрения спасенных жизней и предотвращенных потерь будет неизмеримой. Вот почему умная броня наделяет пользователей одной из самых потрясающих суперсил.
Готовы к последнему?

1. Управление погодой​

Персонал Пекинской базы практики изменения погоды Сяншань не совсем похож на супергероев, не так ли?

Частично то, что отличает людей от других животных, - это наша склонность к изменению окружающей среды в соответствии с нашими потребностями. Но некоторые вещи ускользают от нашего прямого контроля, и погода - одна из них, если только вы не Шторм из Людей Икс. А кто не хочет быть? В конце концов, как здорово было бы вызвать солнечный день в любой момент? Или создать метель по прихоти?

Если бы только у нас была сверхспособность Шторма управлять погодой, мы могли бы даже справиться с глобальным потеплением. Подумай об этом. Мы могли бы не только охладить планету, но и положить конец засухам, и любителям спорта больше никогда не придется терпеть очередную неприятную задержку дождя.

Хотя это далеко от превосходных способностей Шторма к мутантам, у ученых есть в рукаве один метод управления погодой: засев облаков.

Посев облаков уходит своими корнями в Соединенные Штаты в 1940-х годах. Сегодня он используется для увеличения количества осадков, рассеивания облаков и тумана и подавления града. В зависимости от окружающей среды и целей химические вещества могут быть выброшены с земли или выброшены в воздух, и существует множество агентов, вызывающих засев облаков, включая йодид серебра, соль и нитрат аммония.

В июле 2009 года Ассоциация по изменению погоды опубликовала заявление, в котором говорится, что засеивание облаков йодидом серебра не наносит вреда окружающей среде, и, кроме того, исследования доказали, что процесс увеличивает количество осадков до 30 процентов в некоторых случаях. Благодаря способности иногда манипулировать погодой, ученые выигрывают у супергероев, но им еще предстоит долгий путь к полету.

Продолжайте читать, чтобы увидеть больше ссылок о супергероях и научной фантастике, которые могут вам понравиться.

 

[chushpan]

Давайте погрузимся в тему глубже и рассмотрим каждую из этих научных «сверхспособностей» с максимальными деталями, примерами и перспективами.

Введение: Новая магия​

В прошлом сверхспособностями считались полеты, невидимость или чтение мыслей. Сегодня самые удивительные «чудеса» творятся не в замках волшебников, а в лабораториях ученых. Это возможности, коренным образом меняющие наше представление о человеческом потенциале, здоровье и самом мироздании. Они основаны не на магии, а на глубоком понимании законов физики, химии и биологии.

1. Сверхспособность: Бионическое зрение и слух​

Расшифровка: Прямая интеграция электронных устройств с нервной системой для замены или расширения функций утраченных органов чувств.

Подробный разбор:

• Как это работает?
  • Принцип: Все наши ощущения — это электрические сигналы, которые мозг учится интерпретировать. Бионические системы имитируют этот процесс. Внешний датчик (камера, микрофон) улавливает информацию, процессор ее кодирует в серию импульсов, а имплантированный электрод передает эти импульсы непосредственно в нерв (слуховой или зрительный).
  • Ключевые технологии: Биосовместимые материалы, микроэлектроды, алгоритмы стимуляции, беспроводная передача энергии и данных.
• Реальность сегодня:
  • Слух: Кохлеарные импланты — самый успешный и массовый нейропротез в истории. Они не усиливают звук, как слуховой аппарат, а напрямую стимулируют слуховой нерв, обходя поврежденные участки уха. Десятки тысяч людей благодаря им слышат.
  • Зрение: Бионические сетчатки (Argus II, Prima) — имплант, устанавливаемый на сетчатку. Камера на очках captures изображение, процессор преобразует его, и сигнал беспроводным способом передается на электроды, стимулирующие оставшиеся живые нейроны сетчатки. Пациенты не видят «как в кино», но различают свет, контуры, дверные проемы, могут ориентироваться в пространстве.
  • Осязание: Бионические протезы рук (от компаний like Össur, COAPT) — используют сигналы от мышц культи, чтобы двигать искусственной кистью. Более продвинутые модели начинают возвращать тактильные ощущения через стимуляцию нервов в культе.
• Будущее и перспективы:
  • Прямой нейроинтерфейс: Обход глаз и ушей, с прямой стимуляцией зрительной или слуховой коры головного мозга. Это позволит вернуть чувства даже тем, у кого повреждены зрительные нервы или уши.
  • Расширенное восприятие (Сенсорное дополнение): «Видеть» в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне, «слышать» данные из интернета как фоновый звук, ощущать магнитные поля Земли как легкое покалывание.
  • Этические дилеммы: Цифровой разрыв между «дополненными» и обычными людьми, конфиденциальность сенсорных данных, риск взлома бионических органов.

2. Сверхспособность: Генетическое программирование​

Расшифровка: Возможность точечно редактировать ДНК — «программный код» любого живого организма — для исправления ошибок, улучшения характеристик или придания новых функций.

Подробный разбор:

• Как это работает?
  • Инструмент CRISPR-Cas9: Работает как молекулярные ножницы и программа для поиска. Ученые создают «гид-РНК», которая находит строго определенный участок в геноме (например, мутировавший ген, вызывающий болезнь). Фермент Cas9 разрезает ДНК в этом месте, а клетка, чиня разрыв, либо исправляет ошибку (с помощью «заплатки» от ученых), либо выключает ген.
  • Другие методы: Базовое редактирование (меняет одну «букву» ДНК, не разрезая цепь), праймированное редактирование (более точное и безопасное).
• Реальность сегодня:
  • Генная терапия: Однократное введение исправленного гена в клетки пациента для лечения наследственных заболеваний. Уже зарегистрированы лекарства от спинальной мышечной атрофии (Zolgensma), некоторых форм слепоты (Luxturna).
  • Редактирование соматических клеток: Лечение серповидноклеточной анемии и бета-талассемии путем редактирования стволовых клеток крови пациента (терапия Casgevy). Эти изменения не передаются по наследству.
  • Диагностика: ПЦР-тесты, в основе которых лежит точное распознавание генетического материала (как при тестах на COVID-19).
• Будущее и перспективы:
  • Победа над наследственными болезнями: Муковисцидоз, хорея Гентингтона, гемофилия — все они находятся в поле зрения генной терапии.
  • Редактирование зародышевой линии: Изменение ДНК эмбрионов, яйцеклеток или сперматозоидов. Такие изменения будут передаваться всем последующим поколениям. Сейчас это мораторий из-за огромных этических проблем (риски незапланированных мутаций, путь к «дизайнерским детям»).
  • Генотерапия старения: Теоретически, можно было бы «отключить» гены, ускоряющие старение, или активировать гены, отвечающие за регенерацию.

3. Сверхспособность: Управление материей на атомном уровне​

Расшифровка: Создание материалов и устройств с нуля, манипулируя отдельными атомами и молекулами, чтобы придать им свойства, невозможные в макромире.

Подробный разбор:

• Как это работает?
  • Масштаб: 1 нанометр = 1 миллиардная доля метра (примерно 10 атомов водорода в ряд). На этом уровне начинают доминировать квантовые эффекты.
  • Инструменты: Сканирующие tunneling микроскопы (СТМ) и атомно-силовые микроскопы (АСМ) не только позволяют «видеть» атомы, но и перемещать их по одному.
  • Подходы:
    • «Снизу вверх»: Самосборка молекул, подобно тому, как ДНК сама собирается в двойную спираль.
    • «Сверху вниз»: Механическая или химическая обработка макроскопического материала до наноразмеров (например, создание кремниевых чипов).
• Реальность сегодня:
  • Материалы: Графен (слой углерода толщиной в один атом) — прочнее стали, гибкий, прозрачный и лучший проводник тепла и электричества. Углеродные нанотрубки используются для создания сверхпрочных и легких композитов.
  • Медицина: Наночастицы используются для целевой доставки лекарств к опухолям, минуя здоровые ткани. Существуют нанопокрытия с самоочищающимися и антибактериальными свойствами.
  • Электроника: Транзисторы в вашем процессоре уже имеют размеры в несколько нанометров.
• Будущее и перспективы:
  • Молекулярные ассемблеры: Гипотетические устройства, способные собирать любой объект из отдельных атомов, как живая клетка собирает белки. Это вершина нанотехнологий — аналог репликатора из «Звездного пути».
  • Нанороботы в крови (нанороботы): Микроскопические устройства, которые будут чистить сосуды, уничтожать раковые клетки, доставлять питание к нейронам и ремонтировать повреждения в режиме реального времени.
  • Риски: Токсичность некоторых наноматериалов, проблема «серой слизи» (гипотетический сценарий потери контроля над саморазмножающимися нанороботами).

4. Сверхспособность: Взгляд сквозь время и пространство​

Расшифровка: Использование фундаментальных законов физики для наблюдения за объектами и событиями, которые невозможно увидеть невооруженным глазом из-за их удаленности, природы или места в пространстве-времени.

Подробный разбор:

• Как это работает?
  • Свет как машина времени: Свет имеет конечную скорость. Глядя на Солнце, мы видим его таким, каким оно было 8 минут назад. Глядя на далекие галактики, мы видим их молодыми, такими, какими они были миллиарды лет назад.
  • «Невидимые» посланники: Вселенная говорит с нами не только светом. Нейтрино, гравитационные волны и космические лучи несут уникальную информацию о самых катастрофических событиях.
• Реальность сегодня:
  • Телескопы-машины времени (Джеймс Уэбб, Хаббл): Они видят первые галактики, сформировавшиеся всего через 200-400 миллионов лет после Большого взрыва. Мы буквально наблюдаем за рождением Вселенной.
  • Гравитационно-волновая астрономия (LIGO/Virgo): Позволяет «услышать» рябь пространства-времени, вызванную слиянием черных дыр и нейтронных звезд. Это совершенно новый способ изучения Вселенной.
  • Изучение темной материи и энергии: Мы не можем их увидеть, но можем наблюдать их гравитационное влияние на видимую материю и расширение Вселенной.
• Будущее и перспективы:
  • Прямое наблюдение экзопланет: Создание космических телескопов с «звездными затемнителями», которые будут блокировать свет звезды, чтобы увичить слабый свет ее планет и проанализировать их атмосферы на признаки жизни (биомаркеры like кислород, метан).
  • Нейтринная астрономия: Создание детекторов, которые позволят заглянуть в сердцевину сверхновых звезд и активных галактических ядер.
  • Изучение квантовой природы пространства-времени: Попытки обнаружить, состоит ли пространство-время из дискретных «атомов» на планковском масштабе.

5. Сверхспособность: Квантовая телепортация и предвидение​

Расшифровка: Использование причудливых законов квантового мира для мгновенной передачи информации и решения вычислительных задач, непосильных для классических компьютеров.

Подробный разбор:

• Как это работает?
  • Квантовая запутанность: Две частицы (например, фотоны) могут быть связаны на квантовом уровне так, что изменение состояния одной мгновенно влияет на состояние другой, независимо от расстояния между ними (Эйнштейн называл это «жутким действием на расстоянии»).
  • Кубиты: В отличие от бита (0 или 1), кубит может находиться в суперпозиции — быть и 0, и 1 одновременно. Это позволяет квантовому компьютеру проверять множество решений задачи одновременно.
• Реальность сегодня:
  • Квантовая телепортация: Успешно осуществляется в лабораториях. Важно: телепортируется не сама частица, а ее квантовое состояние. Это ключевая технология для квантового интернета.
  • Квантовые вычисления: Компании like Google, IBM, Honeywell создали квантовые процессоры с сотнями кубитов. Google объявил о достижении «квантового превосходства» — решении конкретной задачи, которая непрактична для классического суперкомпьютера.
  • Квантовая криптография: Системы, основанные на квантовой запутанности, теоретически невозможно взломать без обнаружения, так как любая попытка подслушивания нарушит квантовое состояние.
• Будущее и перспективы:
  • Квантовое моделирование: Самый близкий практический应用. Квантовые компьютеры смогут с абсолютной точностью моделировать поведение молекул, что приведет к созданию новых лекарств, сверхпроводников и удобрений.
  • Взлом современных шифров: Мощный квантовый компьютер сможет взломать большинство используемых сегодня алгоритмов шифрования (like RSA). Это стимулирует развитие постквантовой криптографии.
  • Фундаментальные открытия: Квантовые компьютеры помогут нам понять саму природу реальности, объединить квантовую механику и общую теорию относительности.

Заключение: Наука как источник чудес​

Эти пять направлений — лишь вершина айсберга. Такие области, как синтетическая биология (создание искусственной жизни), термоядерный синтез (неограниченная энергия) и изучение сознания, — это кандидаты на следующие «сверхспособности».

Главное отличие этой новой магии в том, что она доступна не избранным, а становится продуктом коллективного человеческого разума. Она требует не заклинаний, а образования, любознательности и упорства. И, возможно, самый важный вопрос, который стоит перед нами сегодня, — не «Как получить эти способности?», а «Как мы, человечество, будем использовать эту колоссальную силу мудро и ethically?».