10 Најбољих научних тема 2002.

«СВИ СУ ИЗГЛЕДИ ДА ЋЕ 2002. година бити година клонирања», храбро је изјавио Panos Zavos, специјалиста за репродукцију из Кентакија, још у мају прошле године. Zavos је и лично, отворено покушао добити људски клон, а није био сам у томе. У јулу, на пример, група која се звала Clonaid рекли су да имају сурогат мајке која носи клона у Јужној Кореји. Један италијански лекар дао је сличну изјаву.

ЗА ФИЗИЧАРЕ, 2002. БИ МОГЛА бити година неутрина. У октобру је Raymond Davis Jr. из Пенсилванијског универзитета и Брукхавен националне лабораторије поделио Нобелову награду за регистровање соларних неутрина и откриће да сунце емитује знатно мање тих фантомских под атомских честица од очекивања – налазећи озбиљну грешку у нашем познавању основних закона природе. Прошлог пролећа, један међународни тим физичара је извео елегантан експерименат који је коначно решио загонетку Девиса откривену пре 30 година.

Стандардни модели сунчевог сјаја говоре колико тачно неутрина би требало бити креирано нуклеарним реакцијама сунчевог језгра. Провера тих модела је била прави изазов. Неутрини су тако инертни да већином пролазе несметано кроз Земљу, али их је неколико, Девис успео ухватити и избројати, помоћу огромног подземног детектора. Био је шокиран: нашао је само трећину оног броја који је предвиђала теорија. Понављања су само потврђивала соларни мањак неутрина. Сасвим недавно, физичари из Sudbury-а, неутринске опсерваторије у Онтарију, Канада, и у Супер-К детектору у Јапану су понудили могуће објашњење. Зна се да неутрини постоје у три облика, који се зову укуси, од којих је сваки придружен другој под атомској честици. До недавно, физичари су могли откривати само један укус, електрон-неутрино. Према теорији, то је врста која би требало да је генерисана нуклеарном фузијом хидрогена на Сунцу. Међутим, неки физичари су спекулисали да извесна соларна неутрина можда прелазе у друге укусе, екстремно отежавајући њихово налажење.

Прошлогодишњи прелиминарни докази из Sudbury и Супер-К детектора потврдили су привремене погодтке таквих трансформација неутрина, али са ограниченом статистичком тачношћу. Затим су у априлу, физичари из Sudbury-а објавили резултате изазовне нове студије која упоређује тотални флукс сва три типа неутрина, са флуксом самог електрон-неутрина. Резултати су убедљиво показали да се мноштво неутрина трансформисало у један или оба преостала укуса, који се зову муон-неутрини и тау-неутрини. «Јасно смо видели да их има значајно више од самих електрон-неутрина који стижу до Земље», каже Art McDonald, директр пројекта за Sudbury.

Резултат наводи на закључак да, насупрот предвиђањима физике, неутрина нису без масе; иначе, такве трансформације неби биле могуће. Такав налаз тера истраживаче на промену стандардног модела физике, који описује интеракције свих фундаменталних честица универзума. «Ово је прво веће проширење тог модела у последњих 20 година», каже Kevin Lesko, физичар из Лоренц Беркли националне лабораторије у Калифорнији. Неутрина која носе масу би се, такође, могла додати у прорачун недостајуће материје која држи галаксије и гроздове галаксија на окупу. «Неутрино је загонетка коју тек почињемо разумевати», каже Lesko.

СВЕТСКА ПОПУЛАЦИЈСКА бомба, упркос свему, можда неће експлодирати. Демографи су закључили да су развој и образовање основни начини за смањивање стопе наталитета у земљама са огромним прираштајем. Међутим, недавна испитивања помоћу сателита, бројних тешких презентација и анализа на састанцима Уједињених народа током марта, показала су да је наталитет у опадању у неким неразвијеним деловима света. Мексико, Индонезија и Филипини су смањили своје упорно високе стопе наталитета из 1950-их на 2,1 деце по пару. Тајланд је пао са 6,6 на 1,9; Иран на чак 2. Прираштај Индије је са 6 из 1950. пао на 3,3.

Широка доступност кинтрацептива је можда највећи узрок опадања. У последњој трећини века, њихова претежност широм света се скоро удвостручила. Чак у Бразилу, са опозицијом у католичкој цркви, без подршке владе и без званичних програма планирања потомства, стопа наталитета је пала са 6,2 на 2,3. Угрубо, 40 процената бразилки у годинама када су плодне, стерилисане су, каже Joseph Chamie, директор одсека за наталитет при Уједињеним народима. «Речено је 'Што је много, много је, затварамо кухињу. Нема више ничега из рерне'». Парови који су једном добили више деце него што су желели, сада су кадри контролисати обим својих фамилија. Други фактори укључују опадајућу стопу смртности и повећану урбанизацију. «Деца више нису неопходна за мужење крава, храњење живине, просипање свињама, и за чување гусака», каже Chamie. «Тако да је окретање деци релативно мање у урбаним срединама».

Ако се такав тренд настави, насељеност света може достићи 9 милијарди до 2050. и уравнотежити се на 10 милијарди до краја века – плус минус 1 до 2 милијарде. «Неће бити удвостручавања броја људи на Земљи, нико не предвиђа број 12» рекао је Chamie. «То подсећа на успоравање нафтног танкера: он се зауставља, али ће потрајати док не стане».

ИСТРАЖИВАЧИ У ЦЕРНУ, лабораторији удружених европских физичара у Женеви, добили су прву значајну количину атома анти-материје. До новемба су синтетизовали неколико стотина хиљада атома антихидрогена, довољно да би проверавали важе ли закони физике једнако за материју и антиматерију. Резултат би могао објаснити стару загонетку: Зашто је материја свеприсутна, док јој је огледалски близнац екстремно ретка појава?

АВГУСТА ПРОШЛЕ ГОДИНЕ, председник САД-а Џорџ Буш је објавио да научници који примају државни новац за истраживања могу користити само ембрионе оног соја људског ћелија који већ постоји – одлука која је поразила многе истраживаче. У то време се сматрало да постоје 64 таква узорка.

Ове године су истачивачи открили да је актуелни број могућих «сигурно мањи од 10» и вероватно не већи од шест, каже Doug Melton, молекуларни биолог на харварду и један од оних научника које је председник консултовао пре своје одлуке. Melton се залагао употребу ћелија за узгој без обзира на генерацију. Ограничен број дозвољених ћелијских линија, каже Melton, не може пратити медицинске потребе популације, какве су генетске различитости људске расе.

Штавише, произведене линије ћелија миша почињу да губе своју способност производње различитих типова ћелија након свега 20 генерација, па истраживачи претпостављају да би се нешто слично могло десити код људи. Политика, каже Melton, «је попут изласка на крос-контри када вам неко најави 'ОК, имате литру горива'. Одмах знате да не можете стићи до циља».

У априлу је један административни одбор Националног здравственог института понудио неко олакшање. Тај институт је најавио кажњавање оних који користе приватне фондове за проучавају узгоја ћелија тако што ће им ускратити државна средства за друга истраживања. Melton и други су већ почели производњу других ћелијских линија. Рекао је да ће правила олакшати проблем али да је то далеко од лека за све, нарочито због великог броја истраживања заснованих на федералним средствима. У септембру је Британски парламент плаћао једну банку ембриона у коју би се могло сместити хиљаде ћелијских линија, што би могло помоћи да Британија постане лидер у ембрионском истраживању. У међувремену, неки научници из САД пресељавају у Британију.

ДА ЛИ ЈЕ НЕКАДА МАРС БИО пун воде, са рекама и језерима које би могле бити погодне за развој живота? Површина планете је избраздана нечим што личи на поплављене кањоне, али научници не успевају наћи несумљив доказ постојања великих количина воде. У Фебруару је најновији NASA-ин орбитер 2001 Mars Odyssey отворио та питања налазећи знатне залихе смрзнуте воде испод јужног пола Марса.

«Људи калкулишу да би лед могао бити стабилан на полу, али нико не зна да ли га тамо заиста има», каже научник за планете William Boynton из Универзитета у Аризони, Тукон, који управља инструментима који су нашли лед. Сензори на Odyssey-и нису могли непосредно опазити закопану воду. Уместо тога, открили су водоник. Поуздан доказ присуства воде.

Boynton и његов тим су користили снажне гама-зраке, емитованих из водоника који су долазили од под-атомских судара, и од тромих неутрона успорених интеракцијама са водоником. Такви сигнали су омогућили истраживачима да завире испод запуштене пешчане површине планете у сакривене залихе леда.

Мапа спорих неутрона показује велике количине воде око Марсовог јужног пола. Boynton сада ради на откривању начина мерења истог ефекта на северном полу, са којег је недавно скинут сезонски покривач смрзнутог карбон диоксида.

Е-ПОШТА КОЈУ СУ ТРИ индијска компјутерска научника послали десетинама најбољих светских научника 4. августа, шокирали су их једноставношћу и елеганцијом. Њихов алгоритам, дуг једва 13 линија, био је тест да ли је неки број прост или не. То може изгледати као забрањен интелектуални куриозитет, али велики прим бројеви имају важну улогу у крипто технологијама, посебно онима које управљају финансијским трансакцијама преко интернета. Мада математичари, већ 2000 година знају да постоји бесконачно мноштво простих бројева – целих бројева попут 7 и 43, који су дељиви само са 1 и самим собом – тестирање великих бројева на ту особину се показује изненађујуће тешко и споро. Када број има више од 10.000 цифара, чак и најјачи компјутери заглаве на том задатку, терајући научнике да се ослоне на нагађања.

Тако, када су научници широм света отврорили своју е-пошту и угледали рад који им је послао Manindra Agrawal, Neeraj Kayal и Nitin Saxena са Индијског института технологије у Канпуру, свет се променио. Ново знање, нарочито у математици, је реметилачко. Алгоритам указује на ефикасније решење једног старог проблема, али исто тако отвара нови. Протоколи за енкриптовање кориштени преко интернета засновани су на тешкоћи факторисања у прим бројеве. Једном када то постане лако, ти протоколи могу остати бескорисни. Упркос том могућем преокрету, математика је подручје где су једноставност и лепота стандарди вредности, а нови доказ је прошао тај тест.

ЗАГАЂЕНА ВОДА НИЈЕ НИШТА ново у Сједињеним Државама. Ми живимо са разбукталим рекама и каустичним потоцима Деценијама су напори за очување питке воде спутавани јер је мало ко имао тачан осећај о размерама контаминације вода, или о географском опсегу загађења. 2002. године су два различита истраживачка тима, уводећи софистициране нове алате, пронашли тачно која хемијска опасност вреба у бујицама свеже воде.

«Истраживање у Европи је 1990. показало да је фармација направила преокрет што се тиче воде», каже Dana Kolpin, која води одсек у САД за географски преглед резерви воде и који су пронашли нове аналитичке методе за мерење загађености. «Учинили смо велике напоре у развоју метода мерења веома малих количина органских хемикалија». Тим истраживача се проширио на 30 држава и провео две године у тражењу узорака из 139 токова. Они су бирани, каже Kolpin, на основу локације доњег тока где су «урбаност и сточни фонд велики». У студији објављеној 15. марта, Journal of Environmental Science & Technology, Kolpin и његове колеге су дали извештај о прегледу 95 различитих загађивача, као што су антибиотици, стероиди, хормони, антиоксиданти, пластика и разни растварачи. Нашли су их 82. Близу 80 процената водених токова су имали један или више загађивача. Просек по току је седам. Има ту чак и једна добра вест – да су најчешћи загађивачи као што су фекални стероиди, холестерол, средство против инсеката, кофеин, дезинфектанти, средства против ватре и детерџенти, нађени, уопште узев, у малим концентрацијама. За многе од ових спојева нема директива о сигурним количинама, а мало се зна о ефектима хроничног излагања, или интерактивним ефектима мешавина више њих.

У придруженој студији Агенције за заштиту околине, на којој се још увек ради, тим научника из John Hopkins Whiting School of Engeneering је користио хроматографски гас и тешке спектрометре да би открио присуство разних анти-конвулсаната (средстава против грчева) и анти-канцерогених лекова у пијаћој води. Предвођени Lynn Roberts-ом и Ed Bouwer-ом, истраживачи су пратили узорке одпадака у Масачусетсу и Мериленду да би одредили кад и у којим количинама фармацеутски производи продиру у широко третиране биљке и даље у обалне воде.

Циљ оба истраживања је установити који органски спојеви су у води, у којим количинама, и како су тамо доспели – кључни корак ка убеђењу да нас вода коју пијемо не убија.

АНТРОПОЛОЗИ и палеонтолози су дуго мислили да је сеоба из Африке у Европу пре око 800.000 година захтевала извесну количину памети и руковања релативно сложеним алатима. Али прошлог јула, тим археолога који је ископавао последњу од три лобање нађену у Републици Џорџији, нашао је да људски преци нису морали бити нарочито бистри или технички мудри да би могли путовати на север. Лобање старе око 1,8 милиона година, смештају то путовање из Африке раније него што су то истраживачи некад нагађали. Нај интересантније, капацитет лобање тих хоминида је сасвим мали. Најновини трио има просторе за мозак од 37 кубних инча – мање од пола нашег. Рудиментарне алатке нађене около пружају додатни доказ да ти примати нису били превише напредни. «Имамо хиљаде камених алатки», каже David Lordkipanidze, заменик директора Џорџијског државног музеја у Тбилисију, који предводи тим. «Они су врло једноставни – просте сецкалице од локалног материјала».

Прве две лобање су означене као Homo erectus, а нова им је довољно слична да би добила исту етикету, привремено. Њено лице, зуби и лобања, више јој дају изглед Homo habilis-а, нашег још даљег претка. Можда примитивна, али је још увек хоминид. «Могла би бити нешто између H. habilis-а и H. erectus-а», каже Lordkipanidze. «Такође би могла бити једна од најранијих Homos-а на свету». Ако је то тачно, тада је H. erectus можда еволуирао у Eurasia, идеја ретко забавна.

Место нам може дати први увид у начин живота наших предака – то је једино место где су рани хоминиди избили на површину у групи. Мада се ништа попут животног кварта још није појавило, јасно је да је ова тројка становала на обали језера. Такође, нова лобања је тако добро сачувана, као да је нарочито пажљиво сахрањена. Даљњи закључци су неизбежни. «Ископали смо само 5 процената подручја», каже Lordkipanidze. «На путу смо да откријемо целу популацију».

НАУЧНИЦИ КОЈИ КОРИСТЕ радио телескоп на 10.000 стопа високом антарктичком леденом покривачу, регистровали су 14 милијарди година стару шару Великог праска. Налаз, објављен од истраживача Универзитета у Чикагу и Калифорнијског универзитета из Берклију, подржао је водећу теорију настанка Универзума.

Према том моделу је Универзум почео као врућ, необликован облак стално растућих честица и радијације. Већ 400.000 година након Велике експлозије, облак се ширио и охладио па су електрони и протони удруживани у неутралне атоме, који више нису интераговали са околном радијацијом. «У тој тачки, Универзум је постао провидан», каже астрофизичар Clem Pryke из тима Универзитета у Чикагу. Првобитна радијација се ослободила и путовала Универзумом до недавно, дајући сјај нама познат као космичко микроталасно позадинско зрачење.

Велики број утицаја у раном Универзуму требао је поларизовати последњу рунду расуте радијације, проузрокујући пре свега поредак таласа. Радијација, коју сада опажамо као микроталасе, требала би још увек показивати трагове регулисања на неким тачкама неба. Pryke је тражио поларизоване таласе тзв. угловним интерферометром, микроталасним телескопом у близини Јужног пола. Са тимом је истражио два парчета неба, свако седам пута шире од пуног месеца. Нашли су танак, али очигледан сигнал.

Откриће је стигло као олакшање космолозима, чије теорије све више подразумевају тако спекулативне елементе као што су невидљива материја и енергија. «Чак док и не знамо шта су то невидљива материја и енергија правимо претпоставке о начину понашање и уграђујемо их у наше моделе», каже Pryke. «Тако, мерењем поларизације, очекујемо да нам модел каже да знамо о чему говоримо. Не добијемо ли потврду, космологија ће се преокренути у хаос».