Научные загадки, на которые до сих пор нет ответа

В данной статье рассказывается вопросах, на которые у науки до сих пор нет однозначного ответа. От глобальных загадок, вроде происхождения вселенной, до, казалось бы, совершенно простых, вроде того, зачем человеку нужен сон.

10 самых больших тайн науки, остающихся без ответа

1. Что было до Большого взрыва

Теория Большого взрыва в данный момент времени является превалирующим объяснением того, как родилась Вселенная. Согласно этому представлению, все вещество было сжато до бесконечной плотности, а потом начало разлетаться во все стороны быстрее скорости света. Возможно, с точки зрения теоретической науки всё это имеет некий смысл. Но вопросов к Большому взрыву всё равно предостаточно. Что стало его причиной? Что было до него? Учёным остаётся только догадываться, так как получить конкретные ответы за давностью лет вряд ли возможно. Существует также множество других теорий, пытающихся объяснить рождение Вселенной. Например, гипотеза Большого отскока, предполагающая, что взрыв последовал за гибелью того мироздания, которое было до нашего, и что это циклический процесс. Идея кажется привлекательной, но, как кажется, она противоречит закону увеличения энтропии и никак не объясняет, как была запущена бесконечная череда рождений и гибели вселенных.

2. Инопланетяне

Вселенная огромна, поэтому весьма логично будет предположить, что мы не одни в ней. В 1950 году итальянский физик-ядерщик Энрико Ферми в беседе с коллегами сформулировал парадокс, который впоследствии был назван его именем. По мнению учёного, с точки зрения чистой математики Вселенная должна кишеть инопланетянами, и человечество уже как минимум несколько раз обязано было столкнуться с ними. Все мы, за исключением совсем уж безумных конспирологов, знаем, что этого не произошло. В 1961 году американский астрофизик Фрэнк Дрейк с помощью очень сложной формулы попытался подсчитать количество инопланетных цивилизаций. Разброс получился огромным — от пятнадцати тысяч до 2.8 квинтиллионов, но даже нижнего значения достаточно для встречи человечества с одной из них. Впрочем, если верить популярной гипотезе «зоопарка», предложенной астрономом Джоном Боллом, находящиеся на более высокой стадии развития зелёные человечки, вероятнее всего, будут специально скрываться от нас, пока не посчитают, что мы созрели для контакта. В этом случае вполне подойдёт избитое выражение «поживём — увидим».

3. Кембрийский взрыв

Эволюция непредсказуема. После своего зарождения жизнь на Земле в течение пары миллиардов лет ограничивалась простейшими организмами, приютившимися на морском дне. Однако 540 миллионов лет назад на планете произошло нечто очень странное и значимое. Всего за 80 миллионов лет незамысловатая океанская слизь образовала гигантскую, очень сложную экосистему, многие из существ которой развились впоследствии во всё то многообразие, которое мы видим сегодня вокруг себя. Всё это произошло за столь короткий по геологическим меркам промежуток времени, что учёные до сих пор не в состоянии внятно объяснить причины этого знаменательного события. Кто-то говорит о том, что это может быть связано с изменением состава атмосферы, другие указывают на появление революционных органических улучшений, вроде того же зрения. Однако до окончательного ответа на этот вопрос ещё очень далеко.

4. Сон

Отдых — один из самых фундаментальных физиологических процессов. Он свойственен практически всем живым существам. В нём нуждаются даже медузы, которых никак нельзя назвать вершиной эволюции. И можно бы было подумать, что к настоящему времени у науки не осталось никаких секретов, касающихся сна. Многое действительно известно — например, сколько и когда спать, и что происходит, если не делать этого вовсе. Учёные, однако, до сих пор не знают, почему эволюция заставила огромное количество живых существ подвергать себя опасности, находясь в бессознательном состоянии огромную часть своей жизни.

5. АСМР

Если вы не первый день в Интернете, то наверняка натыкались на обсуждение странного феномена, который называется «автономной сенсорной меридиональной реакцией» (АСМР). Это приятное ощущение покалывания, которое возникает в мозге как реакция на еле слышный шепот, царапающие звуки или прикосновение другого человека. Наука занялась его исследованием лишь недавно, после того как по Интернету прокатилась волна обсуждения АСМР и ей стали приписывать множество чудесных свойств. Исследование, проведённое в 2015 году, выявило, что она помогает при бессоннице и устраняет стресс. Более обстоятельные изыскания показали, что АСМР у разных людей ощущается в разных частях мозга. Возникли предположения, что эта реакция связана с синестезией — феноменом, когда люди могут «видеть» звуки. Отрывочных сведений скопилось достаточно, но до полного объяснения ещё очень далеко. А на «YouTube», тем временем, появилось огромное количество потребителей АСМР-контента.

6. Планета Х

В 2006 году Плутон был лишён почётного звания планеты, и количество небесных тел этого типа в Солнечной системе сократилось с девяти до восьми. Однако свято место пусто не бывает — на него тут же появился новый претендент. Сегодня многие астрономы считают, что на дальнем краю нашей системы есть планета, которая в десять раз крупнее Земли и находится от Солнца в двадцать раз дальше Нептуна. Гипотеза основана по поведении небесных тел под воздействием гравитации этого неизвестного объекта — нынешняя модель Солнечной системы объяснить наблюдающиеся отклонения не в состоянии. Существующие средства астрономического наблюдения пока не могут обнаружить его, но с математикой спорить трудно, так что остаётся просто дождаться, когда наука найдёт способы восстановить численный состав планет в нашем уголке космического пространства.

7. Сознание

С научной точки зрения человеческое тело — это биологическая машина. Так почему же мы осознаём собственную личность, а другие биологические машины сделать этого не могут? Наш организм, вполне возможно, функционирует как идеально запрограммированный робот, но внутри него всё же находится сознательное существо. Философ Дэвид Чалмерс назвал это «трудной проблемой» сознания. По его мнению, даже если мы решим все «легкие» проблемы, например, поймём, как мозг реагирует на стимулы и обрабатывает информацию, вопрос об ощущении людьми собственного «я» всё равно останется без ответа. Эта проблема относится не только к нейробиологии. Она может иметь самые серьёзные последствия, когда речь идёт, допустим, об искусственном интеллекте. Если мы не понимаем, что такое сознание, то не можем знать, есть ли оно у тех машин, которые мы создаём.

8. Темная материя и темная энергия

То, что мы видим во Вселенной, поражает воображение своими необъятными, невообразимыми масштабами и размерами. Но это всего лишь пять процентов имеющегося там. На 95% она состоит из темной материи и темной энергии. При этом ни один человек никогда не видел их в какой-либо форме и даже не представил, что это вообще может быть такое. Эти загадочные субстанции не взаимодействуют со световым излучением, поэтому их невозможно изучать с помощью имеющихся в распоряжении науки средств наблюдения. Учёные догадываются об их существовании только благодаря гравитационному воздействию, которое они оказывают на обычную материю. Согласно имеющимся гипотезам, темная материя может состоять из чисто пока гипотетических аксионов или вимпов (слабовзаимодействующие массивные частицы). Также описывается частица Калуцы-Клейна, существующая в некоем пятом измерении. Понятно, что всё это пока голая теория, не имеющая никакого подтверждения в реальности.

9. Происхождение жизни

Происхождение жизни на Земле — это один из фундаментальных вопросов науки. Ответ на него не удаётся найти уже несколько веков. Большинство ученых сходятся во мнении, что в первую очередь следует рассматривать теорию абиогенеза, то есть появления жизни из ничего, из простейших химических составляющих. Согласно имеющимся представлениям, примитивная микробная жизнь зародилась на планете около трех с половиной миллиардов лет назад. Самая главная загадка в описании этого процесса заключается в определении того, чтобы было раньше — белки или ДНК. И то и другое нуждается в друг друге для репликации и последующего развития вплоть до немыслимых высот, но они просто не могут существовать по отдельности. В данном контексте как решение проблемы принято упоминать самовоспроизводящуюся РНК, которая была и до ДНК, и до белков. Но это никак не объясняет, откуда могла взяться она сама – так как это тоже весьма сложная молекула.

10. Асимметрия материи и антиматерии

Теоретически Большой взрыв должен был породить равное количество материи и антиматерии — частиц с одинаковой массой, но противоположным зарядом. Согласно тем законам физики, которые известны нынешней науке, эти корпускулы должны создаваться попарно и тут же аннигилироваться. На каждый миллиард уничтоженных частиц в чистом остатке остаётся одна лишняя — и именно из них, чудом выживших, образована Вселенная. Стандартная модель физики допускает небольшую разницу в объеме соответственно материи и антиматерии, но далеко не такую, какую мы наблюдаем сегодня, когда из первой состоит практически всё, а вторую не удаётся обнаружить даже при самом большом желании. Надо отметить, что ученым, проводящим эксперименты на Большом адронном коллайдере, удалось продемонстрировать упомянутую асимметрию на примере распада некоторых типов барионных частиц, и это может быть первым шагом к пониманию того, почему материя так сильно превалирует над своим антиподом.