Журнал Science Alert назвал шесть научных загадок, которые ученым не удалось разрешить.

Почему нам нужен сон?

Ответ кажется весьма простым: потому что сон помогает нам вернуть силы, восстановиться и отдохнуть. Однако бесчисленное множество попыток найти главную причину людской зависимости от сна не дало никаких результатов.

Научные изыскания проливают некоторый свет на стадии сна и активность мозга во время сна, но все эти ответы просто делят главный вопрос на части, усложняя головоломку.

Джерри Сигель, профессор психиатрии в Институте нейробиологии и человеческого поведения при Университете Лос-Анджелеса, изучает спящих животных, чтобы понять людей. По его словам, животные понимают необходимость сна иначе, потому что большинство людей хотели бы вообще не тратить время на объятия Морфея. Однако в природе бездействие чрезвычайно ценится. Медведи, например, и сурки, и лемуры, впадающие в спячку, жить не могут без того, чтобы не спать: сон для них — как режим энергосбережения для компьютеров, объясняет Сигель. 

Разумеется, есть и другие примеры. Африканские слоны спят всего лишь два-три часа в сутки, потому что остальное время им необходимо, чтобы обеспечить свои гигантские тела пищей и энергией. 

Теория энергосбережения — одна из нескольких, которыми ученые оперируют, чтобы объяснить, почему мы спим. Джулио Тонони, профессор психиатрии из Висконсинского университета в Мэдисоне убежден, что сон — цена, которую мы платим за обучение. 

Эксперименты на мышах показали, что после сна синапсы в мозге грызунов сокращались. Тонони пришел к выводу, что сокращение связей свидетельствует о закреплении поглощенной в процессе бодрствования информации: в течение дня мозг бомбардируют различные данные, поэтому он усиливает прием информации расширением синапсов. Чтобы усвоить все знания, эти соединения должны ослабнуть. Сон как раз позволяет этому произойти. 

Остаются и другие загадки: почему некоторые умеют крепко спать, когда кто-то шумит, а другие просыпаются от малейшего шороха? Как именно сознание порождает сновидения? Лишь одно совершенно ясно: без сна мы чувствуем себя намного хуже.

Что такое темная материя и почему мы не можем ее увидеть?

Мы не знаем, как она выглядит, но она занимает более 26% пространства известной нам Вселенной. Голландский астроном Якобус Каптейн предположил наличие темной материи в 1922 году и с тех пор наука так и не разобралась, с чем имеет дело. 

Большая часть видимой материи состоит из нейтронов, протонов и электронов. Темная материя эти элементы не содержит, а состоит из разных типов частиц, которые пока не удалось классифицировать. Они взаимодействуют с веществом и светом совершенно иначе. Темная материя не поглощает и не отражает свет. Ученые определяют ее присутствие по гравитационному следу. 

Опыты ученых из ЦЕРН приблизили нас к пониманию этого явления, хотя бы номинально: исследователи работают над тем, чтобы идентифицировать невидимый глазу материал при помощи ускорения частиц и изучения энергии и импульса при столкновении частиц на сверхвысоких скоростях. 

Недавние исследования показывают, что гравитационные волновые детекторы могут позволить нам «увидеть» темную материю. Но этого пока не случилось.  

Как возникла Вселенная?

Мы все ближе к самым ранним часам жизни новорожденной Вселенной, но момент ее рождения по-прежнему скрыт от наших глаз. «Любые теории или модели на данный момент невероятно спекулятивны», — говорит астрофизик из Университета штата Огайо Пол Саттер.  

Самая распространенная версия — теория Большого взрыва, согласно которой Вселенная расширяется на протяжении 13,8 млрд лет из чрезвычайно горячей и плотной сингулярности. 

Но люди мыслят неправильно, если считают, что в те далекие времена материя появилась просто из ниоткуда, говорит Саттер: «Большой взрыв — это не взрыв в космосе. Это взрыв пространства. Что послужило катализатором, до сих пор неизвестно».

Парадокс в том, что чем глубже мы заглядываем в историю Вселенной, тем меньше мы ее понимаем. Нам до конца не ясны квантовые аспекты гравитации, а законы физики иногда ставят ученых в тупик при столкновении с реликтовыми излучениями или темной материей. 

Эксперты ЦЕРН недавно подтвердили, что стандартная модель физики частиц может перевернуться с ног на голову, так как не учитывает большую часть материи, созданной Большим взрывом. Только осознав природу антиматерии мы получим приблизительную картину рождения Вселенной.

Где находится Планета 9?

За поясом Койпера находится таинственный кластер космических объектов, формально принадлежащих к Солнечной системе, но до конца не изученных. Большинство из них блуждают вокруг Нептуна, притягиваемые сильным гравитационным полем газового гиганта, пересекая плоскость эклиптики с юга на север в перигелии. Такое движение может быть результатом того, что в облаке Оорта существует массивная планета.

Константин Батыгин из Калифорнийского технологического института считает, что эти особенности хотя бы частично вызваны существованием Планеты 9. 

Подумайте о Солнечной системе как о гигантском диске. Орбиты загадочных транснептуновых объектов пересекают диск вверх по краю.

Science Alert