7 las mayores pendientes enigmas de la ciencia






En los últimos dos siglos, la ciencia ha respondido a muchas preguntas sobre la naturaleza y las leyes que lo rige. Hemos sido capaces de explorar la galaxia y los átomos que componen la materia. Hemos construido máquinas que pueden pensar y resolver problemas que están fuera de la decisión de las fuerzas de la persona. Hemos decidido antiguos problemas matemáticos y han creado teorías que dieron matemáticas nuevos problemas. Este artículo no es sobre estos logros. Este artículo sobre los problemas de la ciencia, que sigue obligan a los científicos a buscar y pensativamente rascándose la cabeza con la esperanza de que algún día estas preguntas darán lugar a возгласу "¡eureka!".

Турбулентность




La turbulencia es la palabra de lejos no es nuevo. Usted es conocido como una palabra que describa repentina agitación durante el vuelo. Sin embargo, la turbulencia en la mecánica de fluidos es otra cosa. De vuelo de la turbulencia, técnicamente llamada "la turbulencia cuando el cielo claro", se produce cuando la reunión de dos aeronaves de los cuerpos que se mueven a diferentes velocidades. De la física, sin embargo, con la dificultad explican este fenómeno de la turbulencia en los fluidos. Los matemáticos pesadillas sobre ella.

La turbulencia en los fluidos nos rodea por todas partes. El chorro que sale de la llave, totalmente descompone en caóticos las partículas de líquidos que no sean de un solo subproceso que recibimos, cuando abrimos el grifo. Es uno de los clásicos ejemplos de la turbulencia, que se utiliza para la explicación de los fenómenos a los escolares y estudiantes. La turbulencia es frecuente en la naturaleza, y se puede encontrar en una variedad de geofísica y corrientes oceánicas. También es importante para los ingenieros, ya que a menudo nace en corrientes sobre los álabes de la turbina, los flaps y otros elementos. La turbulencia se caracteriza por fluctuaciones aleatorias en variables como la velocidad y la presión.

Aunque en el tema de la turbulencia se han realizado muchos experimentos y obtuvo gran cantidad de datos empíricos, aún estamos lejos de ser convincente la teoría de que la causa exacta de la turbulencia en el líquido, como se controla y de lo que ordena el caos. La solución al problema se complica debido al hecho de que las ecuaciones que definen el movimiento de los líquidos de la ecuación Навье-stokes es muy difícil de analizar. Los científicos recurren a la de alto rendimiento en las metodologías de cálculo, junto con los experimentos y de los teóricos упрощениями en el proceso de aprendizaje de los fenómenos, pero completa de la teoría de la turbulencia no y no. Por lo tanto, la turbulencia del líquido continúa siendo uno de los problemas sin resolver de la física de hoy en día. El premio nobel richard feynman, la llamó "la más importante de un problema sin resolver de la física clásica". Cuando la física cuántica de werner heisenberg, le preguntaron si estaba ante dios, y tuvo la oportunidad de pedirle cualquier cosa, lo que sería, el físico dijo: "Yo hice lo de las dos preguntas. ¿Por qué la relatividad? Y por qué la turbulencia? Creo que la primera pregunta tiene exactamente será la respuesta".

El Recurso De Digit.in tenido la oportunidad de hablar con el profesor Роддамом Нарасимхой y he aquí lo que él respondió:

"Hoy en día no somos capaces de predecir simples de las turbulentas corrientes, sin tener que recurrir a los datos experimentales sobre el flujo. Por ejemplo, en la actualidad no es posible predecir la pérdida de presión en un tubo con flujo turbulento, pero gracias a la inteligente utilización de los datos obtenidos en los experimentos, se hace conocida. El principal problema es que interesantes tenemos el problema de flujos turbulentos casi siempre en el más alto grado, no lineal, y de las matemáticas, que ha sabido hacer frente a tales extremadamente lineales problemas, parece que no existe. Entre los muchos físicos durante mucho tiempo era común la creencia de que el tema aparece de nuevo el problema, de alguna manera, como por arte de magia necesaria para la solución de las matemáticas, de repente ya inventado. El problema de la turbulencia de la muestra excepción a esta regla. Las leyes que gobiernan el problema, son bien conocidos y sencillos de líquidos sin presión, en condiciones normales, encerrados en las ecuaciones Навье-stokes. Pero las decisiones siguen siendo desconocidos. Actual de las matemáticas no es eficaz en la solución de los problemas de turbulencia. Como dijo richard feynman, la turbulencia sigue siendo el mayor de los problemas no resueltos de la física clásica".La importancia de los estudios de la turbulencia ha generado una nueva generación de técnicas de computación. La solución, aunque sea aproximada, de la teoría de la turbulencia permitirá a la ciencia de hacer mejores pronósticos del tiempo, diseñar eficiente de la energía de coches y aviones y comprender los diferentes fenómenos naturales.

El origen de la жизни




Siempre hemos estado obsesionados con el estudio de la posibilidad de la existencia de vida en otros planetas, pero hay una cuestión que preocupa a los científicos más: ¿cómo apareció la vida en la Tierra? Aunque la respuesta a esta pregunta no traerá especial de uso práctico, el camino a la respuesta puede conducir a una serie de interesantes descubrimientos en las áreas de la microbiología a la astrofísica.

Los científicos creen que la clave de la comprensión del origen de la vida puede ser en el esclarecimiento de dos rasgos característicos de la vida es la reproducción y la genética en la transmisión de la aparición de procesos en las moléculas, que han recibido la capacidad de replicación. Esto condujo a la formación de la teoría del llamado "la sopa primordial", según la cual la joven de la Tierra de alguna manera apareció la mezcla, tal caldo de moléculas, que насыщалась la energía del sol y de los rayos. Por mucho tiempo estas moléculas deben tener más complejos orgánicos de la estructura, de las que se compone la vida. Esta teoría ha recibido un apoyo parcial en el proceso de famoso experimento de miller-uri, cuando dos científicos crearon un aminoácido esencial, que fluye de las cargas eléctricas a través de la mezcla de elementos simples de metano, amoníaco, agua e hidrógeno. Sin embargo, el descubrimiento del adn y el arn поумерило original de la emoción, ya que parece imposible que esta elegante estructura, como el adn, puede desarrollarse de la primitiva en el caldo de productos químicos.

Existe un plazo, lo que implica que el joven del mundo ha sido más bien de arn del mundo, que el adn es el mundo. El arn, como se ha aclarado, tiene la capacidad de acelerar la reacción, permaneciendo invariable, y almacenar el material genético, junto con la capacidad de reproducción. Pero para nombrar arn original replicador de vida en lugar de adn, los científicos deben buscar pruebas de los elementos que pueden formar los nucleótidos — los bloques de construcción de las moléculas de arn. El hecho de que los nucleótidos es extremadamente difícil de hacer, incluso en condiciones de laboratorio. Principal caldo parece incapaz a una obra de estas moléculas. Esta conclusión llevó a la otra escuela de pensamiento que cree que las moléculas orgánicas presentes en la vida primitiva, tienen origen extraterrestre y se han entregado a la Tierra desde el espacio en meteoritos, lo que llevó al desarrollo de la teoría de la панспермии. Otra posible explicación se reduce a la "teoría de hierro-серного la paz", que afirma que la vida en la Tierra se formó de profundidad bajo el agua, salió de las reacciones químicas que se producen en el agua caliente a alta presión, que se encuentra cerca de las fuentes hidrotermales.

Es muy notable que, incluso después de los 200 años de la era de la industrialización hasta ahora no sabemos cómo aparece la vida en la Tierra. Sin embargo, el interés en esta tarea, siempre se mantiene en buen nivel de temperatura.

Фолдинг белка




El viaje en los palacios de la memoria nos lleva a la escuela a las lecciones de la química o de la física, de la que todos hemos aprendido a amar (bueno, casi todo), donde nos explicaron que las proteínas son muy importantes de la molécula y de la construcción, los ladrillos de la vida. Las proteínas se componen de secuencias de aminoácidos, que influyen en su estructura y, a su vez, determinan específica de la actividad de la proteína. Entonces, como la proteína se limita y toma única нативную estructura espacial, sigue siendo de la vieja adivinanza en la ciencia. La revista Science, cuando algo llamó фолдинг de la proteína de uno de los grandes problemas sin resolver de la ciencia. El problema, en su esencia, consta de tres partes: 1) como es la proteína se ha convertido en su último нативную estructura? 2) ¿podemos sacar computacional de un algoritmo para predecir la estructura de la proteína de la secuencia de sus aminoácidos? 3) teniendo en cuenta el gran número de posibles конформаций, como la proteína se limita tan rápido? En las últimas décadas, en los tres frentes se ha hecho un progreso sustancial, sin embargo, los científicos todavía no расшифровали los principales mecanismos ocultos y los principios фолдинга de la proteína.

En el proceso de фолдинга involucró a un gran número de fuerzas y de las interacciones que permiten la ardilla de alcanzar el estado más bajo de las posibles energías, lo que le confiere estabilidad. Debido a la gran complejidad de la estructura y de la gran cantidad de involucrados de campos de fuerza, es bastante difícil de entender exacto de la física del proceso de фолдинга pequeñas de proteínas. El problema de la predicción de la estructura han tratado de resolver en combinación con la física y potentes ordenadores. Y aunque con pequeñas y relativamente simples proteínas se ha logrado cierto éxito, los científicos todavía están tratando de predecir exactamente la dobló la forma de complejos многодоменных de proteínas en su аминокислотной de la secuencia.

Para entender el proceso, imagine que está en el cruce de los miles de caminos que conducen en la misma dirección, y es necesario elegir el camino que te llevará a la meta en el menor tiempo posible. Exactamente el mismo, solo que más ambicioso el problema radica en el кинетическом el mecanismo de фолдинга de la proteína en un cierto estado de las posibles. Se encontró que al azar térmicas movimiento juegan un papel importante en la rápida de la naturaleza фолдинга y que la proteína "vuela" a través de la conformación localmente, evitando desfavorables de la estructura, pero la ruta de acceso física sigue siendo una cuestión abierta — y su decisión puede conducir a la aparición de los más rápidos de los algoritmos de predicción de estructura de proteínas.

El problema фолдинга de proteínas sigue siendo un tema candente en los bioquímicos y biofísicos de los estudios de la modernidad. La física y la informática algoritmos desarrollados para фолдинга de proteínas, ha llevado al desarrollo de nuevos artificiales de los materiales poliméricos. Además de la contribución en el crecimiento de la computación científica, el problema ha llevado a una mejor comprensión de las enfermedades, como la diabetes de tipo II, de alzheimer, de parkinson y de huntington — en estos trastornos es incorrecto фолдинг de proteínas juega un papel importante. Una mejor comprensión de la física фолдинга de la proteína no sólo puede conducir a brotes de acné en la ciencia de los materiales y la biología, sino también dar una revolución en la medicina.

Teoría cuántica гравитации




Todos sabemos acerca de la manzana que cayó sobre la cabeza de newton y la llevó al descubrimiento de la gravedad. Decir que después de este mundo ha dejado de ser el mismo, — por no decir nada. Luego apareció albert einstein con su teoría general de la relatividad. Él miró de nuevo a la gravedad y la curvatura del espacio-tiempo, de la tela de la que está hecho el universo. Imagina pesado globo, en la cama, y una pequeña bola, que se encuentra cerca de lugares de interés. Una pesada bola que pesa sobre una sábana, искривляя, y una pequeña bola rueda hacia el primer mundo. La teoría de la gravitación de einstein funciona chic y explica incluso la curvatura de la luz. Sin embargo, cuando se trata de las partículas subatómicas, que se explica por las leyes de la mecánica cuántica, la TGR da bastante extraños resultados. El desarrollo de la teoría de la gravitación, que es capaz de unir la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad, dos de las más exitosas de la teoría del siglo 20, sigue siendo la más grande de investigación de la tarea de la ciencia.

Este problema ha dado lugar a nuevos y curiosos en el ámbito de la física y las matemáticas. El mayor llamó la atención la denominada teoría de las cuerdas. La teoría de cuerdas reemplaza el concepto de partículas diminutas vibración cuerdas que se pueden tomar diferentes formas. Cada cuerda puede vibrar de una determinada manera, que le da una cierta masa y spin. La teoría de cuerdas es increíblemente complejo y matemáticamente está organizado en diez dimensiones del espacio-tiempo — seis más de lo que estamos acostumbrados a ver. Esta teoría explica correctamente la multitud de rarezas de rechazo de la gravedad con la mecánica cuántica y en su tiempo era sostenible candidato para el cargo de "teoría de todo".

Otra teoría cuántica de una gravedad, se llama de bucle de retorno cuántica de la gravedad. Dat relativamente menos ambiciosa y trata de ser, ante todo, confianza en la teoría de la gravedad, no замахиваясь en una gran combinación. Dat es el espacio-tiempo como una tela formada por pequeños ojales, de ahí el nombre. A diferencia de la teoría de cuerdas, dat no agrega superfluos de la medición.

Aunque ambos teoría tiene sus pros y sus contras, la teoría de la gravedad cuántica sigue siendo un asunto pendiente, ya que ninguna de las teorías no se ha demostrado experimentalmente. Comprobación experimental, y la confirmación de ninguna de las mencionadas teoría sigue siendo el gigante de un problema de física experimental.

La teoría de la gravedad cuántica difícilmente tendrá un efecto significativo en nuestra vida cotidiana, sin embargo, al ser descubierta y probada, se convertirá en un poderoso testimonio de lo que hemos avanzado mucho en la ciencia, y podemos seguir adelante, en la dirección de la física de los agujeros negros, viajes en el tiempo y червоточин.

La Hipótesis De La Римана



En una entrevista con el famoso teórico de los números terence tao llamado simple del número atómico de los elementos de la teoría de los números, muy buen reportaje. Los números primos sólo dos divisor, 1 y el propio número, y por lo tanto son los más sencillos de los elementos en el mundo de los números. Los números primos son también extremadamente inestables y no encajan en las plantillas. Ampliación del número (el producto de dos números primos) se utilizan para el cifrado de millones de transacciones seguras en línea. Simple факторизация los llevará a la eternidad. Sin embargo, si estamos de alguna manera постигнем azar, a primera vista, la naturaleza de los números simples y comprender mejor su trabajo, nos acercamos a algo grande y, literalmente, взломаем internet. La decisión de la hipótesis de riemann nos puede llevar a diez pasos acercarse a la comprensión de los números simples y tendrá graves consecuencias en la banca comercial y las estructuras de seguridad.

Como ya se ha mencionado, los números primos son conocidos por su fácil comportamiento. En 1859, bernhard Риман encontró que el número de números primos, no superen x, — la distribución de los números primos, indicado mediante pi (x) se expresa a través de la distribución de los llamados "ceros no triviales" zeta-función. La decisión de riemann se debe a zeta-función y en relación a la distribución de los puntos en la línea de números enteros, para los cuales la función es igual a 0. La hipótesis está relacionada con un conjunto específico de estos puntos, "ceros no triviales", que, como se cree que se encuentran en estado crítico de la línea: todos los ceros no triviales zeta-funciones tienen intrínseco de una parte, que es igual a½. Esta hipótesis ha confirmado más de mil millones de esos ceros y puede abrir el misterio, окутывающую la distribución de los números primos.

Cualquier matemático sabe que la hipótesis de riemann, sigue siendo uno de los más grandes misterios sin respuesta. La solución no sólo afectará a la ciencia y la sociedad, sino que también asegura la autora de la decisión de un premio de un millón de dólares. Este es uno de los siete grandes misterios del milenio. Los intentos de demostrar la hipótesis de riemann había una gran multitud, pero todos ellos se han quedado en vano.

Mecanismos de supervivencia тихоходок



Los tardígrados es la clase de microorganismos, que son muy comunes en la naturaleza, en todos los climas y en todas las alturas de nuestros siete continentes. Pero esto no es normal microorganismos: poseen extraordinarias habilidades de supervivencia. Tomar por lo menos lo que son los primeros organismos vivos que pueden soportar un peligroso vacío del espacio. Un poco de тихоходок salieron en órbita por el cohete "Foton-M3", fueron afectadas en todas las variedades de la radiación cósmica y de vuelta de casi ileso.

Estos organismos no sólo son capaces de sobrevivir en el espacio, pero pueden soportar temperaturas justo por encima del cero absoluto, y de ebullición del agua. También se calma toleran la presión Марианской de la cavidad, de 11 kilómetros de longitud de la grieta en el océano pacífico.

Investigación de la negación de una serie de increíbles habilidades тихоходок a криптобиозу, ангидробиозу (secado alternos) — un estado en el que metablico actividad extremadamente lento. El secado que permite a una criatura perder el agua y casi detener el metabolismo. Mediante el acceso al agua, тихоходка recupera su estado inicial y sigue viviendo como si nada hubiera pasado. Esta capacidad ayuda a sobrevivir en el desierto y la sequía, pero como este "pequeño de agua oso" se las arregla para sobrevivir en el espacio o en temperaturas extremas?

En su secada forma тихоходка activa algunas de las funciones vitales. La molécula de azúcar prohíbe la extensión y producidos por los antioxidantes neutralizan la amenaza de que entran en reacción con el oxígeno de las moléculas presentes en la radiación cósmica del espacio. Los antioxidantes ayudan a reparar el adn, y esta capacidad explica la capacidad de тихоходка experimentar una presión extrema. A pesar de todas estas características explican superpoderes тихоходок, sabemos muy poco sobre sus características en el nivel molecular. La historia evolutiva de pequeños osos de agua también sigue siendo un misterio. ¿Están sus talentos con un origen extraterrestre?

El estudio de тихоходок puede tener interesantes implicaciones. Si la criónica será posible aplicar serán increíbles. Los medicamentos y las pastillas se pueden almacenar a temperatura ambiente, se hace posible la creación de суперскафандров para el aprovechamiento de otros planetas. Астробиологи configurarán sus instrumentos para la búsqueda de vida fuera de la Tierra aún más. Si el microorganismo en la Tierra puede sobrevivir en esas increíbles condiciones, existe la posibilidad de que en una de las lunas de júpiter se encuentran los tardígrados y duermen, esperando, hasta que sean descubiertos.

La energía oscura y oscura материя



El estudio de la materia en la Tierra se puede comparar con ковырянием en la caja de arena. Toda la materia que conocemos, es sólo alrededor de un 5% del Universo conocido. El resto del Universo es "oscura" y en su mayor parte se compone de "la materia oscura" (27%) y "energía oscura" (68%).

Cualquier lista de problemas pendientes en la ciencia es incompleta sin la mención de misteriosos de la materia oscura y la energía oscura. La energía oscura actúa como la propuesta de las causas de la expansión del Universo. En 1998, cuando dos grupos de científicos independientes han confirmado que la expansión del Universo se está acelerando, es desmentido popular en ese momento, la opinión de que la gravedad frena la expansión del Universo. Los teóricos hasta ahora, rascándose la cabeza, tratando de explicar esto, y la energía oscura sigue siendo la forma más adecuada a la explicación. Pero lo que es en realidad nadie lo sabe. Existe la hipótesis de que la energía oscura puede ser una propiedad del espacio, una especie de energía del cosmos, o пронизывающими espacio de la manipulación de fluidos, que misteriosamente se han acelerado la expansión del Universo, entonces como "normal" la energía no es capaz de.

La materia oscura también es extraño. Ella prácticamente con lo que no se comunica, incluso con la luz, esencialmente dificultando su detección. La materia oscura se ha detectado, junto con un comportamiento extraño en la dinámica de algunas de las galaxias. Conocida la masa de la galaxia no puede explicar las discrepancias con los datos, por lo que los científicos han llegado a la conclusión de que hay una forma invisible de la materia, la gravedad y el empuje que mantiene la galaxia juntos. La materia oscura nunca se ha visto directamente, pero los científicos han observado le habían transmitido efectos con lente gravitacional (la curvatura de la luz, interactúa гравитационно con invisible de la materia).

La composición de la materia oscura sigue siendo uno de los grandes problemas de la física de partículas y la cosmología. Los científicos creen que la materia oscura es exóticos de partículas — вимпов — que deben su existencia a la teoría de la llamada súper simetría. Los investigadores también sugieren que la materia oscura puede constar de bariones.

Mientras que ambas teorías — la materia oscura y la energía oscura que se desprenden de nuestra incapacidad de explicar algunas de las características observadas del Universo, que son en esencia fundamentales de las fuerzas del cosmos y atraen a la financiación de grandes experimentos. La energía oscura repele, la materia oscura se atraen. En el caso de превалирования una de las fuerzas en consecuencia decidir y el destino del Universo — ¿va a expandirse o contraerse. Pero hasta que ambas teorías siguen siendo oscuros, como responsables de su aparición. publicado

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Fuente: hi-news.ru

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