Графен, nginx и решение задачи тысячелетия: главные российские изобретения и открытия 21 века

В науке нет границ — специалисты из разных стран часто объединяются, чтобы решить сложные проблемы. В этой подборке — открытия и изобретения, которые произошли благодаря большому вкладу российских учёных.

💡 Это материал из цикла «Сделано в России 🇷🇺», в котором описываются главные отечественные изобретения, а также важные события в различных областях науки и промышленности России.

Открыли новые сверхтяжёлые элементы

С 2000 по 2010 гг. физики из Объединенного института ядерных исследований в подмосковной Дубне синтезировали шесть самых тяжёлых элементов с атомными номерами 113-118.

Так выглядит современная таблица Менделеева / Фото: kipmu.ru

Когда Менделеев создавал периодическую систему, было известно всего 63 элемента. Вопрос их окончательного количества остаётся актуальным и сейчас. Открытие российских специалистов поможет учёным понять законы стабильности ядерной материи, а еще выяснить, как происходил Большой взрыв и откуда вообще взялись все элементы периодической таблицы Менделеева.

Григорий Перельман доказал гипотезу Пуанкаре — одну из задач тысячелетия

В 2002-2003 гг. Григорий Перельман опубликовал 3 статьи, в которых описал доказательство исходной гипотезы Пуанкаре о том, что всякое односвязное компактное трёхмерное многообразие без края гомеоморфно трёхмерной сфере.

Чтобы примерно понять суть вопроса, представим воздушный шарик и бублик. Двумерную поверхность первого можно превратить в сферу, а поверхность второго — нельзя. Ещё в XIX веке учёные поняли, что если любую замкнутую петлю, лежащую на двумерной поверхности, можно стянуть в одну точку, то такую поверхность легко превратить в сферу. Анри Пуанкаре в 1904 высказал гипотезу, что это утверждение верно и для трёхмерных многообразий.

Григорий Перельман дважды удивил научное сообщество: сначала доказал теорию, а затем отказался от награды в 1 млн долларов / Фото: rusinform.ru

Работа Перельмана привела к появлению интересных выводов о нашем мире. Например, раз гипотеза Пуанкаре верна, значит, Вселенную можно из сферы свернуть в точку. Фактически это подтверждает теорию Большого взрыва.

На проверку доказательства Перельмана понадобилось несколько лет. Оно настолько сложное, что до конца его понимают даже не все профессиональные математики. В 2006 году доказательство окончательно признали в научном сообществе — после трёх независимых проверок. Григорию Перельману присвоили Премию тысячелетия, от которой он отказался. Журнал Science назвал доказательство теории научным прорывом года — это была первая работа по математике, заслужившая такое звание.

Создали веб-сервер nginx

Nginx — мощный инструмент для развёртывания веб-сервера. В мире его использует примерно каждый четвёртый активный сайт. В рунете же Nginx нет равных — более 66 % активных веб-проектов работают на этом веб-сервере, в том числе и Трешбокс. По общему же числу сайтов Nginx — мировой лидер. Он поддерживает работу более 479 миллионов порталов.

Nginx сейчас — очень важная часть интернета / Фото: errorhat.com

Nginx разрабатывался Игорем Сысоевым с 2002 года. Это проект с открытым исходным кодом, при создании которого автор постарался учесть недостатки более старого Apache. Как показывает статистика использования Nginx, ему это удалось.

Получили графен — самый тонкий, прочный и перспективный материал в мире

В 2010 году Нобелевскую премию в области физики вручили русским учёным из университета Манчестера Андрею Гейму и Константину Новосёлову. Им удалось получить графен — материал с уникальными электронными свойствами, который должен изменить будущее технологий.

Графен — это однослойный лист из шестигранных ячеек, образованных атомами углерода / Фото: Российский научный фонд

Графен — слой углерода толщиной в один атом. Возьмите лист бумаги — графен тоньше его в 300 000 раз. При этом он прочнее, чем алмаз. Электроны в графене перемещаются в сотню раз быстрее, чем в кремние. Благодаря этому можно делать миниатюрные и быстрые микросхемы.

Сейчас мир находится в стадии принятия графена. За прошедшее десятилетие было зарегистрировано несколько десятков тысяч патентов с упоминанием этого материала. Проблема в том, что графен всё ещё очень сложно получать. Но это препятствие тоже будет со временем преодолено.

Создали сверхмощный лазер

Петаваттный лазер PEARL — один из самых мощных лазерных комплексов в мире, может выдавать импульс мощностью 0,56 петаватта (0,56 × 1 000 000 000 000 000 ватт). Это в сотни раз больше, чем мощность всех электростанций Земли. Он помогает исследовать экстремальные физические процессы и в теории позволит создать управляемый термоядерный реактор.

Так выглядит лазер, импульс которого мощнее всех электростанций планеты / Фото: trv-science.ru

PEARL был первым в мире лазером петаваттного уровня мощности. Затем появились более мощные установки. Но это не делает российский аппарат менее важным. Его и сейчас успешно применяют для исследований в Институте прикладной физики РАН в Нижнем Новгороде.

На Алтае открыли третий вид человека — денисовцев

Долгое время считалось, что существовало только два вида людей — кроманьонцы и неандертальцы. Однако в 2008 году учёные из Института археологии и этнографии СО РАН нашли в Денисовской пещере на Алтае мелкие костные останки. Исследование ДНК показало, что они принадлежат особой ветви человечества, которую назвали денисовскими людьми.

Останки девочки, которые помогли открыть новый вид людей / Фото: Bence Viola

В 2010 году следы генома денисовского человека обнаружили в геномах жителей Полинезии и островов Малайского архипелага.

Помогли обнаружить гравитационные волны

Ещё 100 лет назад Альберт Эйнштейн говорил о существовании гравитационных волн — искажений пространства-времени. Однако учёным не удавалось их засечь вплоть до сентября 2015 года. Искажение пространства времени обнаружили в обсерватории ЛИГО — и российские учёные внесли в это достижение большой вклад.

Отечественные специалисты занимались повышением чувствительности гравитационно-волновых детекторов, разработкой новых методов измерений. Их теоретические и экспериментальные исследования в конечном счёте помогли создать детекторы нового поколения, с помощью которых и были обнаружены волны.

Так, по мнению учёных, выглядело столкновение двух чёрных дыр, которое запустило обнаруженные гравитационные волны / Фото: aasnova.org

Обнаружение гравитационных волн снимает много вопросов. Например, больше нельзя сомневаться в существовании чёрных дыр. Обнаруженные гравитационные волны возникли как раз в результате столкновения двух черных дыр, которое произошло в миллиарде световых лет от Земли. Если учёные найдут первоначальные гравитационные волны, то поймут, как зародилась Вселенная.

В Антарктиде добрались до поверхности озера «Восток» 

Существование этого и других подлёдных озёр предсказал советский географ Андрей Капица ещё в середине 20 века. Считается, что открыли его российские полярники в 1996 году. Озеро «Восток» находится под ледяным щитом толщиной около 4 км. Приблизительные размеры 250 на 50 км, глубина — более 1200 метров.

Ледяной панцирь бурили в течение нескольких лет / Фото: Арктический и антарктический НИИ

Добраться до поверхности озера удалось только в 2012 году. Его уникальность в том, что в течение миллионов лет оно находилось в изоляции. Учёные полагают, что в водах озера обитают живые организмы. Если это так, то они могут обладать уникальными свойствами. Это также позволит предположить, что на других планетах с экстремальными условиями тоже есть жизнь.

Создали уникальный танк Т-14 «Армата»

Он относится одновременно к третьему и четвёртому поколениям боевых машин. Это первый в мире танк, предназначенный для участия в сетецентрических войнах. «Армата» работает в составе тактической группы, которая управляется через единую систему. Вместе с ним в группу могут входить тяжелые БМП, САУ, танки Т-90, ударные вертолеты. Т-14 в этом звене отводится роль разведчика, целеуказателя и корректировщика огня.

Т-14 определил мировые тенденции в танкостроении / Фото: rostec.ru

Запустили космические телескопы из серии «Спектр»

Первый научный аппарат серии «Спектр» вывели на орбиту 18 июля 2011 года. Его предназначением было составление полной карты Вселенной в рентгеновском диапазоне. Жизненный цикл аппарата завершился в январе 2019 года. Чтобы не прекращать исследования, 13 июля 2019 года запустили вторую орбитальную обсерваторию — «Спектр-РГ».

Одна из самых успешных космических программ России / Фото: roscosmos.ru

Сейчас Россия в партнёрстве с другими странами ведёт работу над созданием космических телескопов «Спектр-УФ» (Ультрафиолет) и «Спектр-М» (Миллиметрон). Ожидается, что они помогут ответить на многие вопросы астрофизики и космологии.