
即使在一年内也要选择最佳的科学成果是非常困难的。 诺贝尔奖也无济于事,因为不可能将它交给真正的所有杰出科学家(例如,物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)显然应得的奖项,但被迫将其授予施温格,费曼和托莫纳加)。
至于由知名出版物汇编的各种TOP 10集,这里不能没有主观性。 麻省理工学院学报“麻省理工科技评论”的编辑编撰了未来几年
的革命性技术
清单 ,其中包括无人驾驶卡车,面部识别技术,甚至量子计算机,但航空航天工业没有发现。 并非每个人都同意这种选择,因为他们注视着“不可能”引擎EmDrive的命运。
如何从数百个计划中选择最期望的实验? 让我们尝试着眼于全人类的规模(最有可能发生在我们前面的大部分只是昂贵的实验)和价值。 在2018年初,我们决定将有前途的技术融合在一起,这将改变我们的未来。
国际热核实验堆

ITER聚变反应堆是人类获得廉价可负担能源的主要希望。 自国际热核实验反应堆开始建造至今已有十年之久,尽管其工作的理论基础是20世纪中叶(开始使用
托卡马克 )由苏联科学家奠定的。 一个有35个国家参加的项目应证明聚变反应堆在商业上的可行性。
目前该项目的成本为180亿欧元。 2017年12月上旬,国际热核实验堆(ITER)官员宣布,完成接收第一批等离子体所需的所有建筑工作的50%。 实验的第一阶段计划将氢转化成带电的高温气体,目前计划在2025年进行。
为了达到控制热核聚变产生能量所需的条件,进行了磁等离子体限制的实验装置。 但是到目前为止,他们需要比自己产生更多的能量来工作。 在ITER实验中,他们计划克服由于设备庞大而造成的这一局限性:用于容纳等离子体的托卡马克重23吨,占地840立方米,是任何以前同类设备容量的10倍。
如果一切顺利,国际热核实验堆将在2035年达到满负荷运行,并使人类停止使用化石燃料。 该反应堆将使用50兆瓦的能源来产生500兆瓦的能源。 将来,类似ITER的发电厂的价值将与传统核发电厂相当。 但是,与核电厂不同,核聚变厂不会产生放射性废物或以任何方式污染大气。
基因过度治疗

由于人类基因的错误,出现了数千种疾病。 基因疗法已经存在,可以帮助医生治疗某些遗传性疾病。 直到最近,肌萎缩性侧索硬化症(ALS-斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)仍在努力治疗这种疾病)被认为是无法治愈的,但在2017年,加州大学伯克利分校的研究人员
证明了基因疗法可以击败ALS。
美国食品和药物管理局(FDA)已
批准使用“包括”眼睛中的感光细胞的基因来治疗先天性失明的基因疗法。
血友病基因治疗新方法的试验也已经成功。 中国研究人员成功地纠正了人类胚胎基因的突变,从而导致贫血的发展。 还有其他成就-短短一年中所有这些!
但是接下来会发生什么呢? 在上述所有情况下,科学家都使用了CRISPR技术(聚簇有规律地间隔的短回文重复序列)Cas9,该技术可以让您几年来编辑活细胞中的DNA。 Cas9核酸内切酶在与RNA导板的“模板”互补的必要区域切割DNA,然后细胞自身的修复系统缝合DNA的末端,固定这些变化。
然而,该方法证明是不可靠的。 纽约哥伦比亚大学的研究人员发现,CRISPR / Cas9基因组编辑技术比以前认为的
导致更多的侧(非目标)突变 。
几个月后,提出了一种革命性的解决方案,可以将基因治疗提高到一个新的水平。 科学家们采取的是非活性形式,而不是有活性的Cas9蛋白,该形式可以靶向基因组中的特定位置,但不再切割DNA。 这一决定
可以认为是遗传学史上最重大的突破之一。
该新方法已在患有急性肾功能衰竭的小鼠中进行了测试-科学家们能够成功激活受损或消沉的基因,从而恢复正常的肾功能。 此外,该方法有助于治愈1型糖尿病甚至肌肉营养不良的小鼠。 未检测到危险的副作用。
最困难的部分仍然是:科学家必须进行实验,以追踪“基因编程”对长寿小鼠及其后代的影响。 然后,如果一切顺利,该技术就可以在人类中进行测试,并适用于治疗人类疾病。 结果应在5-10年内得出。
不可能的发动机测试

EmDrive引起了舆论。 让我们简要回顾一下,我们所谈论的是一个由磁控管和谐振器组成的发动机,据称其性能与有关世界秩序的现代科学思想
不一致 。 实验数据
并未明确证实或驳斥此类设备的可操作性。
当该发动机运转时,不使用燃料,这显然违反了动量守恒定律。 而且,开发的作者工程师Roger Scheuer无法对安装原理进行合乎逻辑的解释。 幸运的是,EmDrive图纸对研究人员开放。
2016年11月,美国宇航局Eagleworks实验室工程师发表了
一项研究 ,得出的结论是EmDrive正在运行。 但是,并非科学界的所有人都同意这项研究。 发动机提供的1.2±0.1 mN / kW的推力可以通过实验误差来解释。
该发动机对中国非常感兴趣。 中国空间技术研究院的代表
说 ,中国不仅在实验室成功地测试了EmDrive技术,而且还开始在天宫二号空间站测试该发动机。 太空实验室的工作将持续到2018年9月,此后有望发布有关实验结果的出版物。 如果整个研究未分类(并且不会成为中国航天业的一项狡猾的公关活动)。
将来,EmDrive可以为廉价的太空旅行以及更快的太空旅行开辟道路。 但最重要的是,引擎本身的存在将导致物理学的重要部分发生变化。 这将为新的研究和发现提供不可思议的动力。
扩大物理学的界限

大爆炸之后,物质和反物质将以相等的比例产生。 物质和反物质相互消灭,但是,正如我们所见,宇宙仍然存在。 物理学家建议,每十亿对反物质粒子,就会产生一个额外的物质粒子。
但是,违反“通用对称”只是一个仍需确认的假设。 在大型强子对撞机(LHC)上,进行了实验以检测电荷,奇偶性和时间对称性(CPT不变性)原理中的错误。 根据这个原理,一个充满反物质的“镜子”宇宙应该具有与我们相同的物理定律,只是在镜像中。
到目前为止,在我们的想法中,反物质仍然与物质相同。 大型强子对撞机正在寻找配对粒子中的间隙,以解释反物质悖论。 在未来的几年中,将针对SUSY粒子(超对称粒子)进行实验,其存在的证据也将违反对称性的基本原理。
ATLAS实验于2017年庆祝成立25周年,由于
CMS实验而停止,直到2018年春季进行技术现代化。 但是,这仅仅是开始。 LHC仅在2026年
才能达到峰值功率。 另外,到这个时候,计划启动Future Future Collider项目(LHC的“继承人”),并在日本启动International Linear Collider(ILC)。
宇宙模拟的定义

我们的世界是真实的还是我们都生活在计算机程序中? 从一个普通人的角度来看,这个问题的答案并不重要(当然,除非避免了模拟作者提出的“观察者”的存在),但是对于物理学来说,这个问题可能是最基本的。 相反,试图找到答案对整个世界至关重要。
理论物理学家Zohar Ringel和Dmitry Kovrizhi建议,不可能对量子系统异常的表现(例如他们正在研究的
量子霍尔效应)进行建模。 在低维固态结构中观察到的这种量子效应是物质量子性质的宏观体现,并且作为精确测量通用物理常数的方法非常重要。
Ringel和Kovrizhi
计算出 ,要存储有关这种效应所固有的数百个电子的信息,将需要比“可以使用存在于宇宙中的所有原子创造的数量”更多的计算机存储空间。
但是,此方法基于
费曼积分经典力学的作用。 费曼的解释也许不是唯一的。 也许还有其他方法可以让您用霍尔效应模拟量子系统。
在未来的几年中,我们将能够使用量子计算机进行更多的实验-这将使我们有机会在一个新的水平上检查宇宙是否是模拟的。 马里兰大学学院公园分校和美国国家标准与技术研究所的科学家
创建了一个53量子位量子系统
的模型。 到目前为止,这还不足以解决有用的任务,但是根据思科的
预测 ,第一台能够解决各种问题的商用量子计算机将在2020年中期出现。
人脑计划

欧洲项目“
人脑计划 ”(HBP)于2013年开始,为期10年。 该项目涉及来自26个国家和135个合作机构的数百名科学家。 HBP应该创建世界上第一个人脑和啮齿动物计算机模型。 该项目规模空前,是人类大脑研究史上规模最大的实验,预算为16亿美元。
科学家计划创建一个人类大脑神经活动功能图集,其中包含850亿个单个细胞。 结果,我们将能够更好地了解脑部疾病并监控某些药物的暴露过程,这将使我们能够开发出先进的诊断和治疗方法。
此外,详细的大脑建模需要强大的计算能力,这将推动改善超级计算机的性能,改善电信和数据挖掘方法。
暗物质研究

什么是暗物质? 我们还没有确切答案,但是可以在星系运动的路径上看到其引力作用。 发现暗物质的性质将有助于我们更好地了解宇宙的性质,但是,许多发现暗物质存在的证据的实验却显示出完全不同的结果。 没有一种方法,没有确切的数据。
设计用于寻找暗物质
的中国轨道天文台DAMPE
的第一批观测结果表明,暗物质实际上可以在地球轨道附近和银河系中心衰变。
DAMPE(暗物质粒子探测器)已经获得了高能电子和宇宙射线正电子的能谱,具有高分辨率和低噪声。
在0.9 TeV的范围内,在光谱中观察到电子和正电子的配准数出现“下降”,这间接证实了暗物质的存在。 研究人员希望获得更准确的数据,但DAMPE的设计只需要再工作一年。 目前,我们没有更准确的探测器,这意味着该站的工作很可能会继续。