Notre quête de compréhension continue. Voir plus de photos 2011. Fototeca Storica Nazionale/Getty Images Encore une fois, il est temps de fermer le livre sur la science en 2011 et de décider exactement comment l'année qui a eu lieu entre dans la tentative de l'humanité de comprendre comment fonctionne le cosmos.
Imaginez la science comme une lanterne dans un bureau sombre rempli d'étagères et d'étuis à curiosités. Avec chaque année qui passe, nous parvenons à rendre la flamme un peu plus vive. Chaque fois, on s'améliore un peu pour cataloguer les objets de l'étude, les relations entre eux et les dimensions de la pièce elle-même. Bien sûr, de nouvelles énigmes émergent également :des ombres étranges sur les murs et des titres mal interprétés sur les dos de tomes poussiéreux. La science ne révèle jamais pleinement l'univers qui nous enveloppe, mais il l'explique un peu mieux chaque année.
Les scientifiques de 2011 n'ont pas découvert de vie sur une autre planète. Ils n'ont pas créé de remède contre la mort ou fabriqué une machine capable d'aimer les humains. Mais ils se sont rapprochés un peu plus de chacune de ces réalités incroyables. Voici comment.
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Un employé du CERN passe devant une représentation peinte du Grand collisionneur de hadrons le 13 décembre 2011, à Genève. Alors que les gens du LHC n'ont pas découvert l'insaisissable boson de Higgs en 2011, les scientifiques ont signalé que la recherche se rétrécissait. Harold Cunningham/Getty Images De temps en temps, une nouvelle découverte scientifique change complètement la façon dont nous pensons à l'univers. Ces moments réécrivent les règles, comme la découverte de Galilée en 1610 que d'autres planètes avaient des lunes -- et, ensuite, que la Terre n'était pas le centre de toutes les orbites. De tels moments qui changent la donne sont rares, mais vous feriez mieux de croire qu'ils font les gros titres.
Le 22 septembre, une telle histoire a émergé de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN). Une équipe internationale de chercheurs sur l'expérience du projet d'oscillation avec l'appareil à émulsion d'émulsion (OPERA) a affirmé avoir été témoin de quelque chose d'impossible :des particules de neutrinos se déplaçant plus rapidement que la vitesse de la lumière.
L'équipe OPERA a signalé que les neutrinos se déplaçaient 60 nanosecondes plus vite que la vitesse de la lumière (avec une marge d'erreur de 10 nanosecondes), mais c'est encore suffisant pour violer la théorie de la relativité restreinte d'Einstein. Si vrai, leurs mesures renverseraient la soi-disant limite de vitesse universelle et modifieraient la façon dont nous comprenons la masse et l'énergie dans l'univers.
Pour l'instant, cependant, la physique moderne est sûre. Le jury scientifique est toujours sur les neutrinos plus rapides que la lumière alors que d'autres experts dans le domaine de la physique des particules terminent, regard sceptique sur les données et mener leurs propres expériences indépendantes. Des scientifiques des États-Unis, Le Japon et l'Europe prévoient de publier leurs propres conclusions dans les mois à venir.
Si les résultats d'OPERA se révèlent faux, alors c'était encore l'un des moments les plus mémorables de la science pour 2011. Si les résultats s'avèrent vrais, cependant, il représente alors l'un des plus grands moments scientifiques du siècle dernier.
La téléportation quantique est l'avenir de l'informatique. Colin Anderson/Choix du photographe/Getty Images Ne t'excite pas trop, parce que vous devrez toujours vous rendre au travail le matin plutôt que de vous entasser dans un télépode pratique, mais en 2011, des chercheurs japonais et australiens ont réussi à démontrer la téléportation quantique sur les ondes lumineuses.
Dirigé par des chercheurs de l'Université de Tokyo, l'équipe a pris une pépite d'informations quantiques, sous forme de lumière, et l'a manipulé dans un quantum superposition de sorte qu'il existait dans deux états à la fois. Comme Le chat de Schrödinger , qui est à la fois vivant et mort dans la célèbre expérience de pensée, la lumière superposée existe dans deux états à la fois. Les scientifiques ont pu exploiter cela pour détruire la lumière à un endroit et la recréer à un autre.
L'idée en elle-même n'est pas nouvelle. Le physicien Charles Bennett et une équipe de chercheurs d'IBM ont confirmé cette possibilité en 1993. Des expériences ultérieures ont prouvé que la téléportation quantique était possible, mais maintenant il existe fermement dans le domaine du fait scientifique. Comme la superposition sous-tend la puissance de l'informatique quantique, les scientifiques espèrent que la technologie conduira à des ordinateurs quantiques encore plus rapides.
Premier "Jeopardy!" L'animateur Alex Trebek a perdu sa superbe moustache. Puis une machine a détruit tous les humains de son émission. Ce sont des jours sombres. Frederick M. Brown/Getty Images Les personnes artificiellement intelligentes parmi nous ont déjà prouvé leur supériorité dans tout, des échecs à la simple orthographe. Alors, pourquoi importe-t-il qu'un superordinateur règne sur le jeu télévisé "Jeopardy !" ?
Bien sûr, c'est exactement ce qui s'est passé en 2011. Le superordinateur Watson d'IBM a vaincu des adversaires humains lors d'un tour d'entraînement et de deux matchs télévisés du populaire quiz. La machine a même abattu le légendaire Ken Jennings, qui semblait lui-même tout à fait une machine à trivia quand il a remporté un record de 74 matchs d'affilée.
Loin d'être un simple coup publicitaire cependant, la victoire de Watson était une exposition époustouflante à la fois de l'IA question-réponse et d'une machine naviguant dans un monde humain. Les ordinateurs qui répondent à des questions humaines formulées avec désinvolture existent dans la science-fiction depuis des lustres, mais la science est trompeusement complexe. Watson représente l'un des premiers vrais repères technologiques dans le domaine, et bien que ses capacités de réponse aux questions soient imparfaites, ils pointent vers un avenir plein d'interactions verbales robot/humain.
Quant à naviguer dans le monde des humains, "Péril!" n'est guère une rue animée de la ville, mais c'est un environnement humain -- et un que ce robot a réussi à maîtriser parfaitement. Pour que les robots changent notre façon de vivre, ils doivent sortir des laboratoires et des usines. Watson a fait exactement cela.
Ce diagramme de la NASA compare notre propre système solaire à Kepler-22, un système stellaire contenant Kepler-22b. Ames/JPL-Caltech/NASA via Getty Images Vous connaissez Boucle d'or et les trois ours, droit? Un bol de bouillie était trop chaud pour être mangé, un était trop froid mais un troisième bol était juste. Les astrobiologistes et les planétologues ont une affection particulière pour ce conte, comme il souligne le Principe de boucle d'or , qui stipule que les planètes habitables doivent exister dans une certaine orbite afin de potentiellement soutenir la vie.
Pour la plupart, La quête de la NASA pour cartographier les exoplanètes observables s'est déroulée comme les aventures de Boucle d'or dans la maison des trois ours. Seulement au lieu de rencontrer deux bols de bouillie inacceptable, La NASA en a catalogué des centaines. L'agence a trouvé des systèmes où des planètes semblables à la Terre brûlent dans les feux d'une orbite proche ou dérivent gelées dans un exil lointain. Si l'eau liquide ne peut pas y exister, c'est interdit pour cette chose qu'on appelle la vie. Certains soleils sont trop vieux et grands, d'autres trop faibles. Les scientifiques ont même découvert des planètes voyous qui dérivent comme des samouraïs sans maître à travers la Voie lactée.
Mais 2011 a été l'année où la NASA a finalement trouvé un bol de bouillie planétaire raisonnable. Le 5 décembre, La NASA a annoncé que sa mission Kepler avait découvert Kepler-22b, la première planète découverte dans la zone habitable d'une étoile semblable à notre soleil. A 2,4 fois le rayon de la Terre, cette petite exoplanète réside à 600 années-lumière de nous. Le contenu réel de Keppler-22b reste un mystère pour le moment, mais l'exoplanète rapproche la NASA de la découverte d'un autre monde où l'on se sent comme chez soi.
La mission Kepler chasse les exoplanètes en analysant la baisse de luminosité des étoiles lorsque les planètes croisent leur chemin. En 2011, la mission a également déterré Kepler-16b, qui orbite autour de deux étoiles, et Kepler-10b, la plus petite planète jamais découverte en dehors de notre propre voisinage solaire.
La navette spatiale Atlantis commence une analyse de son système de protection thermique après s'être désamarrée de la Station spatiale internationale pour son voyage de retour le 19 juillet 2011. NASA/Getty Images En ce qui concerne l'histoire de l'exploration spatiale, 2011 restera à jamais dans les mémoires comme l'année où le programme de navette spatiale de la NASA s'est terminé après trois décennies. Ce qui a commencé le 12 avril, 1981, avec le lancement de Columbia, a pris fin le 21 juillet lorsque Atlantis a atterri au Kennedy Space Center en Floride.
La dernière mission de la navette spatiale a suscité beaucoup de nostalgie chez les passionnés de l'espace et le grand public, mais cela a également soulevé des inquiétudes quant à l'avenir de l'exploration spatiale habitée. Dans un contexte de resserrement des budgets, La NASA a abandonné son projet de retour sur la lune et a annulé le programme Constellation pour développer le successeur de la navette spatiale.
Le système de lancement spatial est en préparation, mais ne vous attendez pas à voir un véritable vaisseau spatial américain habité avant au moins 2019 [source :Boyle]. Jusque là, L'exploration de l'espace habité par la NASA devra dépendre des vols affrétés de l'Agence spatiale fédérale russe et de sociétés de vols spatiaux privées telles que Virgin Galactic.
Les membres d'équipage de Mars500 évitent la folie spatiale dans leur "vaisseau spatial" lambrissé. Ici, ils se préparent à enregistrer l'activité électrique de leur cerveau. Photo avec l'aimable autorisation de l'équipage ESA/Mars500 Souviens-toi de la fois où tu as failli tuer ton frère, un ami ou un être cher lors d'un trajet en voiture exceptionnellement long ? Vous pouvez blâmer les conditions exiguës, embouteillages ou grincheux affamés, mais nous savons tous ce qui se passait :la folie de l'espace, pur et simple. Vous l'avez vu dans la science-fiction, et c'est une préoccupation très réelle pour les partisans des voyages spatiaux habités.
N'oubliez pas que l'espace est vaste et qu'il faut un certain temps pour se rendre n'importe où avec la technologie actuelle ou même proche du futur. C'est pourquoi l'Agence spatiale européenne a chargé six volontaires masculins dans un vaisseau spatial fictif lambrissé et a gardé la porte fermée pendant 520 jours. L'écoutille s'est fermée le 3 juin 2010, et n'a ouvert que le 4 novembre, 2011.
Pendant ce temps, les membres de l'équipage du Mars500 ont mené des expériences pour évaluer leur état psychologique pendant l'isolement, nourriture fade durable et peu de commodités dans leur 19, Chambres de 400 pieds cubes (550 mètres cubes).
L'expérience a été un jalon dans la montée en puissance continue de l'humanité vers une visite habitée sur la planète rouge. Les chercheurs ont soigneusement examiné les membres d'équipage à leur émergence pour évaluer exactement dans quelle mesure leur corps et leur esprit ont résisté pendant l'isolement.
Aujourd'hui, l'ingénierie tissulaire dépasse de loin cette vision. William Andrew/Choix du photographe/Getty Images Imaginez un avenir dans lequel les médecins développeraient des parties du corps de remplacement en cultivant les propres cellules souches du patient sur un échafaudage en polymère. Assez étonnamment, cet avenir est maintenant. En réalité, Le chirurgien basé à Stockholm, Paolo Macchiarini, a réalisé l'exploit à deux reprises en 2011.
Macchiarini avait déjà défrayé la chronique en réalisant une procédure similaire en 2008, sauf dans ce cas, il a fait pousser les cellules du receveur sur une trachée fantôme, une trachée d'un donneur chimiquement dépouillée de ses cellules. Cette fois-ci, cependant, il a utilisé un échafaudage en polymère synthétique - un cadre en forme de trachée sur lequel les cellules souches du patient peuvent se développer. Macchiarini a implanté la première de ces trachées artificielles au cours d'une procédure de 12 heures en juin et une seconde en novembre. Les deux chirurgies ont réussi.
Non seulement cette technologie d'ingénierie tissulaire élimine la nécessité des tissus de donneur, mais cela permet également au receveur d'économiser toute une vie de médicaments pour supprimer le système immunitaire et prévenir le rejet de greffe. Après tout, l'organe est constitué des propres cellules du patient. À l'avenir, les scientifiques espèrent développer des organes encore plus complexes, inaugurant une nouvelle ère de la médecine régénérative.
Avec des cellules souches, nous pouvons le faire repousser. artpartner-images/Choix du photographe/Getty Images Certaines des possibilités les plus étonnantes de la science médicale reposent sur l'utilisation de cellules souches humaines. Les cellules souches embryonnaires peuvent se développer en n'importe quel type de cellule dans le corps humain - os, cerveau, vous l'appelez - tandis que les cellules souches adultes sont plus limitées. Les deux types nous fournissent les moyens de régénérer les tissus endommagés et même de développer des organes de donneurs personnalisés.
Nos capacités à exploiter cette technologie ont considérablement progressé en 2011 lorsque des chercheurs du New York Stem Cell Foundation Laboratory ont reprogrammé un ovule humain adulte à un état embryonnaire, qui a ensuite créé une lignée auto-reproductrice de cellules souches embryonnaires.
Les chercheurs ont utilisé une technique de clonage connue sous le nom de transfert nucléaire de cellules somatiques pour atteindre leur objectif, prélever le noyau et son matériel génétique d'une cellule cutanée adulte et le transférer dans l'ovule. Les cellules souches résultantes n'étaient pas de vrais clones (elles contenaient des chromosomes à la fois de l'œuf et des cellules de la peau), la technologie n'est donc pas prête pour un usage thérapeutique. Cependant, les chercheurs espèrent que ces découvertes ouvriront la voie à une source alternative de cellules souches embryonnaires.
Voir, le puissant microcerveau ! Image reproduite avec l'aimable autorisation de l'Université de Pittsburgh L'esprit humain reste un faisceau de mystères, mais la science continue de le démêler à un rythme effarant. Le projet Blue Brain, par exemple, vise à créer un modèle virtuel d'un cerveau humain fonctionnel d'ici 2020. Nous n'en sommes pas encore là, mais en 2011, des chercheurs de l'Université de Pittsburgh ont réussi à créer un microcerveau artificiel, dérivé de cellules cérébrales de rat. Composé d'à peine 40 à 60 neurones, il était capable de 12 secondes de mémoire à court terme.
Les chercheurs ont réussi cet exploit incroyable en ajoutant des cellules cérébrales de rats embryonnaires à un disque de silicium recouvert de protéines. Les cellules se sont accrochées aux protéines et se sont développées ensemble en un anneau solide. Lorsqu'il est stimulé par l'électricité, les neurones du microcerveau ont transporté le pouls pendant 12 secondes, se souvenant essentiellement du stimulus.
Le prochain arrêt, cependant, n'est pas de placer le microcerveau dans un rat artificiel. Les chercheurs prévoient d'utiliser leur création pour étudier la transmission des signaux électriques dans le cerveau et mieux comprendre le fonctionnement interne de la mémoire humaine.
Le télépathe de bande dessinée Charles Xavier (James McAvoy) vous fait penser à ses pouvoirs psychiques. N'est-ce plus un fantasme ? Murray Close/Getty Images Et si quelqu'un pouvait jeter un œil dans votre esprit et voir ce que vous pensez ? Nous y avons tous déjà pensé :les merveilles de la communication télépathique et les horreurs de voir le dernier bastion de la vie privée humaine s'éroder. Les neuroscientifiques ont prévu la réalisation de ce rêve/cauchemar depuis des décennies, et maintenant nous sommes plus près que jamais de percer la forteresse de l'esprit humain.
Le 22 septembre, 2011, la revue "Current Biology" a publié une Université de Californie, Berkeley, étude dans laquelle les scientifiques ont analysé l'activité cérébrale pour obtenir un aperçu flou mais précis de l'expérience visuelle humaine. Ils ont montré aux sujets du test des clips YouTube alors qu'ils scannaient le cerveau des sujets avec une machine d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Ces appareils mesurent le flux sanguin dans le cerveau, ce qui correspond à l'activité neuronale. Les scientifiques ont pu prendre les données d'IRMf résultantes, le décoder dans un modèle informatique et assembler une interprétation visuelle des films aléatoires que les sujets ont ensuite regardés.
Les chercheurs espèrent utiliser ce développement pour améliorer notre compréhension du fonctionnement du cerveau, ainsi que le lien entre la réalité et l'esprit.
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