Ласери, свемир, хирургија и тајне цивилизације Маја: Како су руски научници променили свет

Дан руске науке обележава се 8. фебруара и тим поводом председник Русије Владимир Путин уручио је награде младим научницима на свечаној церемонији у Кремљу.

"РТ интернешнел" је издвојио неколико најзанимљивијих достигнућа совјетских и руских научника у пољу физике, хемије, медицине и биологије која су преобликовала свет у коме живимо.

Периодни систем

Периодни систем хемијских елемената, основни алат који научници користе за истраживање и предвиђање постојања нових елемената креирао је руски научник Дмитриј Мендељејев 1869. године. Уједињене нације су 2019. године прославиле 150. годишњицу овог открића,  названог "прозор у свемир".

Човечанство је од давнина знало за неколико хемијских елемената. У 17. веку, немачки алхемичар Хениг Бранд случајно је открио нови елемент – фосфор и покренуо талас научних експеримената. Стотину година касније, француски хемичар Антоан Лавоазје написао је "Елементарни трактат о хемији", који се сматра првим модерним уџбеником хемије.

Мендељејев је имао само 35 година када је направио највеће откриће у свом животу. Још као студент веровао је да постоји веза између елемената, а током година ова идеја постала му је опсесија.

"Ишчекивање скорог решења питања које ме је мучило довело ме је до узбуђења", присећао се он. "Неколико недеља сам спавао у прекидима, покушавајући да пронађем тај магични принцип... А онда једног лепог јутра, након непроспаване ноћи... легао сам на софу у канцеларији и заспао. И у сну ми се сасвим јасно указа табела".

Мендељејев је распоредио елементе према атомској тежини и приметио периодичност својстава. Затим је груписао елементе са сличним својствима један испод другог.

Овај систем је омогућио Мендељејеву да предвиди постојање даљих елемената. Средином 19. века била су позната само 63, а тренутно 118 елемената попуњава периодни систем. Најновији додатак, оганесон, назван је по руском нуклеарном научнику Јурију Оганесијану који је помогао у откривању неколико супертешких елемената, сада додатих у табелу.

Ратна хирургија

Доктор Николај Пирогов дао је огроман допринос медицини широм света и често се назива "оцем руске медицине". Сматра се иноватором и био је "оснивач" ратне хирургије, односно пружања комплексног лечења рањеницима усред борбе.

Пирогов је постао први хирург који је користио етар као анестетик 1847. године док је радио у пољској болници. Био је главни хирург у опкољеном граду Севастопољу током Кримског рата 1850-их, а такође је био један од првих који је користио ортопедске гипсове, што је помогло у спречавању ампутације удова.

Пирогов је додатно унапредио руску ратну хирургију применом иновација и праксе својих савременика. Током Кримског рата, опонашао је Флоренс Најтингел обучавајући руску групу медицинских сестара. Поред тога, након сусрета са чувеним француским хирургом Домиником Жан Ларејем у Паризу, увео је његов систем тријаже у медицински корпус руске војске.

Класично условљавање

Чак и ако никада нисте чули за руског неуролога и физиолога Ивана Павлова, вероватно сте упознати са "Павловљевим псом".

Истражујући процес варења животиња, Павлов је схватио да пси почињу да луче пљувачку када виде помоћника који их храни. Научник је у експеримент увео стимуланс - звук метронома - а затим је нахранио пса. После неколико покушаја, животиње су почеле да луче пљувачку као одговор на стимулус.

Експеримент је постао основа за класичну теорију условљавања: безусловни стимулус (у Павловљевом случају – храна) изазвао је безусловну реакцију (псећу саливацију). Неутрални стимулус (звук метронома без хране) није изазвао никакву реакцију, али након кондиционирања (понуђеног уз храну), звук метронома је постао условни стимулус и изазвао је условљену реакцију (лучење пљувачке), чак и ако храна није уследила.

Класично условљавање помаже у разумевању основног облика учења и често се користи у бихејвиоралним терапијама. Специјалисти га такође користе за истраживање и лечење зависности.

Године 1904, Павлов је постао први Рус коме је додељена Нобелова награда за физиологију или медицину "као признање за његов рад на физиологији варења, кроз који је трансформисано и проширено знање о виталним аспектима те теме".

Дешифровање писма Маја

"Не морате да скачете преко пирамида да бисте разумели како да радите са текстовима" – Јуриј Кнорозов.

Кнорозов је совјетски лингвиста и етнограф који је успео да дешифрује писмо цивилизације Маја. Своје откриће објавио је 1952. године. У то време, имао је само 30 година, али је можда још значајније то што никада није посетио Централну Америку.

Кнорозов је студирао египтологију на Московском државном универзитету и био је фасциниран културом Маја. Говорио је да је на њега снажно утицао чланак немачког истраживача Пола Шелхаса из 1945. године под насловом "Да ли је дешифровање хијероглифа Маја нерешив проблем?".

Радећи на списима Маја, Кнорозов је показао да хијероглифи представљају звукове. Касније је саставио каталог од 540 симбола и објаснио метод како их користити за читање и разумевање текстова Маја.

Рад Кнорозова је преведен на многе језике и деценијама је изазивао дискусије у научној заједници. Совјетски научници предвођени Кнорозовим наставили су да раде на дешифровању других историјских мистерија као што су ронгоронго писмо Ускршњег острва и писмо Инда.

У Мексику постоје споменици Кнорозову у престоници и у граду Мерида на полуострву Јукатан где је цветала цивилизација Маја. Научник је приказан заједно са својом мачком Асијом коју је називао својим "коаутором".

Развој ласера

Изузетно је тешко замислити савремени свет без ласера. Користе се буквално свуда – у медицини, индустрији, електронским уређајима и шире. "Ласер" је акроним за појачање светлости стимулисаном емисијом зрачења. Стварање таквих уређаја предвидео је Алберт Ајнштајн 1917. године, када је описао процес "стимулисане емисије" – ослобађање енергије из побуђеног атома вештачким путем.

Пре него што су научници развили ласер, радили су на концепту "масера" (Микроталасно појачање стимулисаном емисијом зрачења). Истраживање је обављено истовремено у СССР-у и у САД. Године 1952. совјетски физичари Николај Басов и Александар Прохоров описали су теоријске принципе рада "масера".

Касније су предложили принцип за постизање инверзије пумпањем система на три нивоа. Ова техника се показала веома ефикасном и сада се широко користи у различитим ласерима и спектралним опсезима.

Истовремено, амерички физичар Џозеф Вебер описао је како да се користи стимулисана емисија за прављење микроталасног појачала. Користећи ову методу, физичар Чарлс Х. Таунс је направио први масер.

Басов, Прохоров и Таунс су 1964. године поделили Нобелову награду "за фундаментални рад у области квантне електронике, који је довео до конструкције осцилатора и појачавача на основу принципа масер-ласера".

Холографија

Холографија је генерално најпознатија као метода за креирање 3Д слике која се може видети без посебних наочара или других уређаја. Саму холографију измислио је мађарско-британски физичар Денис Габор 1947. године. Док је покушавао да побољша електронски микроскоп, открио је метод за снимање целокупне информације о пољу – амплитуде и фазе – а не само уобичајеног интензитета.

Пробој у технологији је уследио након проналаска и развоја ласера, који су се разликовали од других извора светлости својом кохерентношћу (што значи да су таласне дужине ласерске светлости у фази у простору и времену).

Шездесетих година 20. века, совјетски физичар Јуриј Денисјук створио је технику са једним снопом за производњу слике високог квалитета. Ова метода је постала широко позната као "Денисјук холографија". Када се Денисјук холограм сними са најмање три ласера, могу се добити холограми у пуној боји.

Занимљиво, Денисјук је инспирисао Липманову технику фотографије у боји (интерференцијална фотографија), технику која бележи цео видљиви спектар боја. Када се Денисјуков холограм сними са најмање три ласера, могу се добити холограми у пуној боји који приказују врло реалистичну слику објекта.

Линеарно програмирање

Совјетски економиста Леонид Канторович био је први који је описао методу сада познату као "линеарно програмирање", која се користи у индустрији и пословном планирању, након што је ту идеју развио 1930-их. Канторович се суочио са тешким задатком да пронађе оптимално оптерећење за машине за гуљење.

Трагајући за ефикасним решењем, узео је у обзир друге сличне проблеме, као што је ефективно коришћење пољопривредног земљишта, јер му се чинило да се сви уклапају у одређени математички модел. Научник је 1975. године поделио Нобелову награду са холандским економистом Тјалингом Ц. Копмансом "за допринос теорији оптималне алокације ресурса".

Методе линеарног програмирања су од тада побољшали многи научници широм света. Широко се користи у микроекономији и може се применити на планирање, производњу и транспорт како би се смањили трошкови производње и повећао приход.

Истраживање свемира

Готово је немогуће замислити совјетске и руске свемирске програме без Константина Циолковског, који је универзално признат као "отац људских свемирских летова". Осим што је био бриљантан научник, Циолковски је био прилично изванредан човек. Са 10 година је скоро потпуно изгубио слух и сам се школовао.

Већина идеја Циолковског била је испред његовог времена. Године 1895. предвидео је развој и употребу вештачког сателита, а 1903. године објавио је математичку једначину, сада познату као ракетна једначина Циолковског, која описује путовање ракете у свемиру коју још увек користе ваздухопловни инжењери.

Циолковски је такође замислио и објаснио како ће будући свемирски бродови савладати Земљину гравитацију, описао је њихову путању лета и како ће слетети. Деценијама касније, његове теорије су постале стварност, а оживеле су их нове генерације научника и инжењера.

У 20-им годинама, школарац Валентин Глушко написао је неколико писама Циолковском, детаљно излажући своје снове о свемирским летовима, који су касније постали суштина његовог живота. Глушко је наставио да дизајнира ракетне моторе који су одвели совјетске сателите и космонауте у свемир, као и свемирски авион "Буран".

Сергеј Корољов је такође значајна личност у историји истраживања свемира. Водио је совјетски свемирски програм и радио на лансирању сателита "Спутњик 1". Под његовим вођством остварена су и многа друга ваздухопловна достигнућа, укључујући револуционарни свемирски лет Јурија Гагарина, прву свемирску шетњу Алексеја Леонова, прву жену у свемиру - Валентину Терешкову, и низ других револуционарних свемирских мисија.

Нуклеарна енергија

Совјетски и руски атомски научници су увек предњачили у истраживању нуклеарне енергије, а Игор Курчатов је један од најистакнутијих. Курчатов је радио на мирној примени атомске енергије док је водио совјетски пројекат нуклеарног оружја. Његов рад је довео до покретања прве нуклеарне електране повезане са мрежом 1954. године у граду Обнинску, у близини Москве.

Модерна нуклеарна фузија се у великој мери ослања на истраживања другог глобално познатог совјетског физичара – Андреја Сахарова. Заједно са научником Игором Тамом награђеним Нобеловом наградом, развио је концепт токамака – уређаја који користи снажно магнетно поље за ограничавање плазме и производњу контролисане снаге термонуклеарне фузије. Њихово истраживање данас чини основу развоја фузионих реактора.

И Курчатов и Сахаров су одиграли кључну улогу у развоју совјетског нуклеарног оружја. Године 1949. тим који је предводио Курчатов тестирао је прву совјетску нуклеарну бомбу. Шест година касније, прва хидрогенска бомба коју су дизајнирали Сахаров и његов тим тестирана је у истој области.

Денисовци

Крајем 2000-их, руски археолози су дошли до изненађујућег открића: пронашли су нову врсту праисторијског човека. Назвали су га "Денисовски човек" по Денисовој пећини у којој је пронађена. Локација пећине је у планинама Алтаи у Сибиру.

Археолошки радови на локалитету почели су 1970-их година. Анатолиј Деревјанко са Института за археологију и етнографију Руске академије наука, 1990. године је основао посебан истраживачки центар у тој области.

Године 2008. група научника предвођена Михаилом Шунковим пронашла је кост прста младе женке. Кост је садржала добро очувану ДНК, коју је секвенцирао тим шведског истраживача Свантеа Пабоа на Институту "Макс Планк" у Лајпцигу. Након низа тестова, 2010. године објавили су да генетски материјал припада раније непознатом хоминину.

Научници сада верују да су денисовци можда живели у пећини пре отприлике 200 хиљада година. Радови у пећини Денисова се настављају и вероватно крију још тајни људске историје.