Резонансная флуоресценция — квантово-оптическое явление, при котором атом (как настоящий, так и искусственный) поглощает свет и переизлучает его на другой частоте. Спектр такого излучения характеризует микроскопическую структуру уровней энергии исследуемых атомов, а также содержит информацию о взаимодействии излученных фотонов. Эта информация критически важна для точной спектроскопии, контроля окружения квантовых систем и разработки квантовых сенсоров. То, как сильно и на каких частотах излучает атом, обычно восстанавливается с помощью автокорреляционных функций. Они показывают, насколько сигнал похож сам на себя в разные моменты времени. Этот способ удобен и хорошо работает для простых двухуровневых систем. Однако при работе с трехуровневыми системами с уровнями 0, 1, 2, где переходы происходят последовательно (0↔1, 1↔2), появляются дополнительные корреляции между излучениями с разных уровней. Например, излучение с перехода 0↔1 коррелирует с излучением перехода 1↔2, что называют взаимными или кросс-корреляциями. До сих пор они были недостаточно изучены, и именно на них обратили внимание авторы исследования. Для расчетов физики из лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ использовали трехуровневые системы — сверхпроводниковые искусственные атомы. Это микросхемы из сверхпроводящих материалов, которые при сверхнизких температурах ведут себя как искусственные атомы с энергетическими уровнями. Они широко применяются в сверхпроводниковых квантовых процессорах, сенсорах и микроволновой квантовой оптике. Статья опубликована в журнале «Письма в ЖЭТФ». Авторы использовали модель такого искусственного атома и рассмотрели случай, когда он облучается сразу двумя монохроматическими излучениями с разными частотами — бихроматической накачкой. Такое воздействие вызывает отклик системы, который можно экспериментально проверить в спектрах резонансной флуоресценции. Этот спектр для трехуровневой системы и рассчитали авторы. Схема трехуровневой системы при бихроматическом возбуждении. (б) Структура квазистационарных энергетических уровней. Цветные линии отмечают переходы с одинаковыми параметрами / © журнал «Письма в ЖЭТФ» В работе ученые уделили особое внимание получению кросс-корреляционных функций излучения. Они характеризуют влияние излученных атомом волн друг на друга. Простыми словами, эти функции показывают способность двух разных «источников» фотонов, излученных из одного атома, создавать четкую интерференционную картину на пробном экране. Авторы рассчитали их вклад в спектр флуоресценции. «Наша группа ранее показала, что спектр флуоресценции трехуровневой системы с последовательной релаксацией уровней под действием внешнего резонансного бигармонического возмущения представляет собой пентетную структуру — пять эквидистантных линий. Удивительно, что в кросс-корреляционном спектре мы получили не только пентетную структуру, но и триплетную (три центральные линии), схожую с известным спектром Моллоу—Апанасевича — классическим триплетом в резонансной флуоресценции двухуровневой системы», — рассказал Сергей Гунин, научный сотрудник лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ. Расчеты показали, что фотоны, испускаемые с разных уровней одного искусственного атома, когерентны друг с другом. Даже при разных частотах переходов появляется интерференция и биения. Авторы добавляют, что сверхпроводящие атомы создают огромное преимущество в измерении корреляции сигналов атома, что открывает возможность для дальнейших экспериментов по наблюдению фотонной статистики. «В этой работе мы акцентировали внимание на изучении явления флуоресценции с использованием сверхпроводниковых искусственных атомов — кубитов. Эта твердотельная платформа позволяет детектировать не только корреляции в излучении, но и напрямую разделять во времени излученное атомом электромагнитное поле, а также статистику фотонов. Поэтому все расчеты, что были произведены в статье, возможно напрямую переложить на наблюдения в реальном эксперименте», — объяснил Олег Астафьев, заведующий лабораторией искусственных квантовых систем МФТИ. Понимание роли корреляций в многоуровневых системах, особенно на платформах сверхпроводниковых искусственных атомов, позволит разрабатывать более чувствительные квантовые детекторы и сенсоры. «В настоящий момент в научной литературе экспериментальное изучение взаимных корреляций представлено не в полной мере, поэтому в будущем мы рассчитываем провести экспериментальные исследования. Это позволит верифицировать результаты данной работы, а также исследовать излучение более сложных систем атомов», — поделился Сергей Гунин.

Долгое время антропологи приписывали собирателям эпохи плейстоцена поиск материалов без их целенаправленной добычи. Ученые думали, что древние люди просто подбирали подходящие булыжники во время охоты или сбора пищи. Специализированная добыча работала иначе. При такой стратегии группы организовывали отдельные походы к источнику только ради самого ресурса. Раньше исследователи находили масштабные следы подобного поведения только в более поздние эпохи — начиная с рубежа 40 000 лет назад. Редкими исключениями служили стоянка Тарамса в Египте и древние шахты красящей охры.  Юг Африки сохранил множество окаменелостей древнего человека. Специалисты находили там кости возрастом 260 000 лет. Однако раньше антропологи не встречали стратифицированные слои со следами целенаправленного извлечения инструментального сырья в этой части материка. [shesht-info-block number=2] Международный коллектив археологов изучил местность Джоджоси на востоке Южной Африки. Результаты научной работы опубликовали в журнале Nature Communications.  Ученые исследовали обширные луговые территории в 140 километрах от побережья Индийского океана. Вода промыла глубокие овраги в этой местности и обнажила слои осадочных пород. Толщина геологических отложений достигала пяти метров. Специалисты обнаружили 12 участков с невыветренными отщепами роговика. Эту породу часто применяли при создании инвентаря в каменном веке из-за удобства в обработке. Рядом с местом раскопок располагались крупные первичные выходы сырья. Река также приносила гальку из кварца и долерита. Доисторические мастера игнорировали доступные ресурсы около воды и выбирали исключительно роговик. На раскопках просеяли всю землю через миллиметровое сито и обнаружили от 200 000 до 2 000 000 каменных фрагментов в каждом кубическом метре породы. Почти все это был производственный мусор размером менее пяти миллиметров. Но такая плотность не говорит о безостановочном масштабном производстве. Когда древний мастер раскалывал кусок твердого роговика, вокруг разлетались тысячи невидимых глазу осколков. При этом куски крупнее двух сантиметров попадались реже. Археологи измеряли координаты каждой такой крупной находки тахеометром. Из крупных осколков собрали трехмерные головоломки, соединили 353 камня вместе. Восстановление изначальной формы булыжников показало точную последовательность ударов древних каменотесов. Мастера откалывали массивные куски роговика и делали крупные каменные пластины. Эти предметы служили грубыми заготовками без финальной ретуши. Ученые почти не нашли готового инвентаря на месте раскопок: доисторические люди выбивали нужные формы и сразу уносили изделия с собой. Собранный заново каменный артефакт, найденный на стоянке Джоджоси 1, с трех ракурсов. Состоит из четырех соединенных фрагментов, видны последние три удара, нанесенные человеком. / © University of Tübingen / Gunther H. D. Möller Исследователи также не обнаружили следов постоянного поселения. На стоянке не было остатков костров. Единственной животной находкой стала кость крупного представителя семейства полорогих. Однако агрессивные водные потоки могли исказить картину. Открытый ландшафт подвергался сильной эрозии. Вода свободно вымывала легкую золу или органику, но не тяжелые слои каменного мусора.  Люминесцентный анализ помог определить возраст места добычи. Люди активно использовали местность от 220 000 до 110 000 лет назад, периодично возвращаясь на богатые месторождения. Авторы научной работы предположили культурную передачу знаний об этом месте из поколения в поколение. Но многократное использование одной локации на протяжении десятков тысяч лет могло иметь и более простое объяснение. Огромные валуны породы лежали на поверхности, бродячие группы собирателей легко замечали этот очевидный ресурс и заново открывали каменоломню. [shesht-info-block number=1] Открытие в Южной Африке показало, что уже в среднем плейстоцене древние собиратели умели заранее планировать потребность в инструментах и выбирать подходящие ресурсы. Доисторические группы преодолевали большие расстояния ради конкретного качественного материала, и изготовление заготовок на месте уменьшало вес груза для обратной дороги.

Долгое время антропологи приписывали собирателям эпохи плейстоцена случайный поиск материалов. Ученые думали, что древние люди просто подбирали подходящие булыжники во время охоты или сбора пищи. Специализированная добыча работала иначе. При такой стратегии группы организовывали отдельные походы к источнику только ради самого ресурса. Раньше исследователи находили масштабные следы подобного поведения только в более поздние эпохи — начиная с рубежа 40 000 лет назад. Редкими исключениями служили стоянка Тарамса в Египте и древние шахты красящей охры.  Юг Африки сохранил множество окаменелостей древнего человека. Специалисты находили там кости возрастом 260 000 лет. Однако раньше антропологи не встречали стратифицированные слои со следами целенаправленного извлечения инструментального сырья в этой части материка. [shesht-info-block number=2] Международный коллектив археологов изучил местность Джоджоси на востоке Южной Африки. Результаты научной работы опубликовали в журнале Nature Communications.  Ученые исследовали обширные луговые территории в 140 километрах от побережья Индийского океана. Вода промыла глубокие овраги в этой местности и обнажила слои осадочных пород. Толщина геологических отложений достигала пяти метров. Специалисты обнаружили 12 участков с невыветренными отщепами роговика. Эту породу часто применяли при создании инвентаря в каменном веке из-за удобства в обработке. Рядом с местом раскопок располагались крупные первичные выходы сырья. Река также приносила гальку из кварца и долерита. Доисторические мастера игнорировали доступные ресурсы около воды и выбирали исключительно роговик. На раскопках просеяли всю землю через миллиметровое сито и обнаружили от 200 000 до 2 000 000 каменных фрагментов в каждом кубическом метре породы. Почти все это был производственный мусор размером менее пяти миллиметров. Но такая плотность не говорит о безостановочном масштабном производстве. Когда древний мастер раскалывал кусок твердого роговика, вокруг разлетались тысячи невидимых глазу осколков. При этом куски крупнее двух сантиметров попадались реже. Археологи измеряли координаты каждой такой крупной находки тахеометром. Из крупных осколков собрали трехмерные головоломки, соединили 353 камня вместе. Восстановление изначальной формы булыжников показало точную последовательность ударов древних каменотесов. Мастера откалывали массивные куски роговика и делали крупные каменные пластины. Эти предметы служили грубыми заготовками без финальной ретуши. Ученые почти не нашли готового инвентаря на месте раскопок: доисторические люди выбивали нужные формы и сразу уносили изделия с собой. Собранный заново каменный артефакт, найденный на стоянке Джоджоси 1, с трех ракурсов. Состоит из четырех соединенных фрагментов, видны последние три удара, нанесенные человеком. / © University of Tübingen / Gunther H. D. Möller Исследователи также не обнаружили следов постоянного поселения. На стоянке не было остатков костров. Единственной животной находкой стала кость крупного представителя семейства полорогих. Однако агрессивные водные потоки могли исказить картину. Открытый ландшафт подвергался сильной эрозии. Вода свободно вымывала легкую золу или органику, но не тяжелые слои каменного мусора.  Люминесцентный анализ помог определить возраст места добычи. Люди активно использовали местность от 220 000 до 110 000 лет назад, периодично возвращаясь на богатые месторождения. Авторы научной работы предположили культурную передачу знаний об этом месте из поколения в поколение. Но многократное использование одной локации на протяжении десятков тысяч лет могло иметь и более простое объяснение. Огромные валуны породы лежали на поверхности, бродячие группы собирателей легко замечали этот очевидный ресурс и заново открывали каменоломню. [shesht-info-block number=1] Открытие в Южной Африке показало, что уже в среднем плейстоцене древние собиратели умели заранее планировать потребность в инструментах и выбирать подходящие ресурсы. Доисторические группы преодолевали большие расстояния ради конкретного качественного материала, и изготовление заготовок на месте уменьшало вес груза для обратной дороги.

Пелусиум — город-крепость, находившийся на самом востоке дельты Нила, примерно в четырех километрах от побережья Средиземного моря. Его греческое название происходит от pelos — «тина» или «ил», что отражает местоположение города среди трясин и болот нильской дельты. Древнеегипетское название города — Сену. Исторически Пелусиум, или Сену, занимал ключевое стратегическое положение на восточной границе и был одним из важнейших военных центров Древнего Египта, на протяжении веков служа первой линией обороны от вторжений с востока. Эта мощная пограничная крепость пережила многочисленные военные кампании и осады, сыграв решающую роль в защите Египта от внешних угроз. В то же время Пелусиум был важным транспортным и торговым узлом, соединяющим Египет и остальное Средиземноморье. Последние шесть лет на археологическом памятнике Телль-эль-Фарама, как сейчас называется место, где когда-то располагался Пелусиум, ведут активные раскопки. Как сообщило Министерство туризма и древностей Египта, на которое ссылается Arkeonews, недавно в Телль-эль-Фараме египетские ученые сделали крупное археологическое открытие: они обнаружили руины огромного храма круглой формы, посвященного воде и ранее неизвестному водному божеству Пелусию. Находка может свидетельствовать о том, что Пелусиум был центром уникального религиозного культа, связанного с Нилом. Это рисует более сложную, чем представлялось до сих пор, картину жизни на отдаленной границе Древнего Египта, где люди поклонялись не только главным богам египетского пантеона, но и местным божествам, помогавшим в повседневной жизни. В центре храма находится круглый бассейн диаметром приблизительно 35 метров — это одно делает его одним из самых необычных культовых сооружений, когда-либо найденных в Египте. В центре бассейна расположена квадратная платформа, на которой, вероятно, стояла статуя божества. Бассейн когда-то был соединен с одним из рукавов Нила, что позволяло регулярно наполнять его богатой илом водой. Для этого использовали сложную систему каналов и цистерн, предназначенных для регулирования потока и стока воды. Столь тщательное инженерное и гидравлическое проектирование позволило ученым предположить: вода была не просто декоративным элементом, она играла центральную роль в ритуальных практиках. Присутствие следов нильского ила на дне бассейна подтвердило гипотезу о том, что проводимые там ритуалы были тесно связаны с сезонными циклами Нила. Само имя божества, совпадающее с названием города и означающее не только «ил», но и «грязь» или «глина», напрямую связывает его с плодородными отложениями, которые остаются после разлива Нила. Эта «грязь» имела ключевое значение для сельского хозяйства и в целом выживания в Древнем Египте. Таким образом, храм Пелусия мог символизировать плодородие, обновление и циклическое возрождение жизни, связанное с ежегодным циклом разливов Нила, предположили археологи. Церемонии, проводимые в храме, могли включать символическое наполнение и осушение бассейна. По оценкам археологов, храм Пелусия использовался на протяжении почти 800 лет, с II века до нашей эры по VI век нашей эры. Таким образом, храм сохранял свое значение даже при переходе от Птолемейского царства к римскому правлению и более поздним периодам, что отражает удивительную преемственность религиозной практики: власть и культура менялись, а местные жители продолжали поклоняться божеству, символизирующему разливы Нила.

Майорановский фермион — частица, являющаяся собственной античастицей. Ее предсказали теоретически, но до сих пор не обнаружили. Однако физики оперируют квазичастицами со свойствами такого фермиона и рассматривают их так, будто фермионы Майораны существуют в твердом теле как коллективное возбуждение. Такую квазичастицу называют майорановской модой. Компания Microsoft надеется построить на них процесс квантовых вычислений своего недавно представленного чипа Majorana 1. С этими фермионами связана модель цепи Китаева. При особых условиях одномерная сверхпроводящая цепочка частиц или квазичастиц порождает по одному изолированному фермиону Майораны на каждом своем конце, полная энергия системы при этом не изменяется. Короткие цепи Китаева уже существуют — их создали из полупроводниковых нанопроволок с квантовыми точками. Ученые рассматривают длинную цепочку Китаева как концептуальную основу для создания топологических кубитов, защищенных от локальных возмущений. [shesht-info-block number=1] Физики изучили потенциал коротких цепочек Китаева и пришли к выводу, что их чувствительность — не проблема, а полезное свойство. Исследование об этом опубликовали в издании Journal of Physics: Condensed Matter. Цепочки Китаева минимального размера с нетопологическими майорановскими состояниям называют «майорановским фермионом для бедных» из-за такого количества ограничений и их топологической незащищенности. Это не фермион Майорана в полном смысле, но близкое к нему состояние квантовой системы. «Бедные Майораны» очень чувствительны к локальным возмущениям. По мнению исследователей, эту уязвимость стоит рассматривать как особое свойство системы, на основе которого можно создать квантовый сенсор. «Мы рассматриваем минимальные цепочки всего из двух квантовых точек, соединенных сверхпроводящим сегментом. В этой минимальной цепочке две майорановские моды находятся только на концах лишь в одной конкретной конфигурации системы. В других конфигурациях они могут перекрываться, распределяться между двумя квантовыми точками или даже исчезать при небольших изменениях электростатического потенциала на двух квантовых точках», — рассказали исследователи. [shesht-info-block number=2] Такое устройство будет работать на эффекте перелива. При локальном возмущении волновая функция майорановской моды перетекает из одной квантовой точки в другую. Традиционно перелив рассматривали как нежелательный эффект, но ученые смогли показать, что его можно контролировать с через магнитную связь со спином другой частицы. Спектральная структура, порождаемая этим переливом, напрямую зависит от квантовой природы спина исследуемой частицы, то есть так можно определить ее тип. Ученые считают, что могут построить на этом эффекте сенсор, а в перспективе и квантовый логический вентиль на эффектах переплетения и слияния, считывать квантовые состояния системы без их разрушения.

По всему миру ульи атакует клещ Varroa destructor. Урон от него велик — например, в США из-за клеща пчеловодство ежегодно теряет до половины колоний. Varroa размножается в запечатанных сотах, высасывает личинок и переносит смертельные инфекции, например вирус деформации крыла, из-за которого пчелы не могут летать. Пчеловоды вынуждены постоянно обрабатывать ульи токсичными химикатами, чтобы потравить клещей. Но на юге Калифорнии обитает дикая гибридная популяция пчел — смесь западно- и восточноевропейских, ближневосточных и африканских линий. Этот дикий гибрид десятилетиями выживает в природе без вмешательства человека. Авторы исследования, опубликованного в журнале Scientific Reports, проверили, выработали ли дикие гибриды генетическую защиту от паразита. В течение четырех лет биологи параллельно содержали 236 колоний: часть ульев возглавляли матки коммерческих пород, другую часть — матки диких калифорнийских гибридов. Все пчелы жили в одинаковых условиях. Биологи регулярно оценивали уровень зараженности методом «сахарной пудры»: пчел обсыпали пудрой, из-за чего клещи теряли хватку и осыпались в поддон для подсчета. Чтобы отделить социальное поведение взрослых пчел (например, взаимную чистку) от физиологической уязвимости расплода, авторы провели лабораторные тесты. В инкубаторе они вырастили личинок обеих пород. Затем ученые помещали семидневных (наиболее уязвимых для клеща) личинок в чашку Петри и выпускали в центр живых клещей варроа. На протяжении двух часов камеры фиксировали, к личинкам какой породы поползут паразиты. Полевые наблюдения подтвердили высокую устойчивость гибридов. В коммерческих ульях биологи находили в среднем 4,83 клеща на 100 пчел, тогда как в калифорнийских — всего 1,26. Гибридные колонии превышали критический порог заражения (три клеща на 100 пчел, когда улей нужно срочно обрабатывать химикатами) в пять раз реже коммерческих. Лабораторный тест на выбор объяснил причину такой выживаемости на уровне личинок. Клещи почти в ста процентах случаев ползли к личинкам коммерческих пород и игнорировали калифорнийских гибридов. Уровень физического контакта паразитов с гибридным расплодом оказался минимальным. Поскольку клещи слепы и ищут жертву по запаху (кутикулярным углеводородам и летучим веществам), авторы предполагают, что личинки калифорнийских пчел изменили свой запах и стали незаметными для обоняния паразита. По мнению ученых, постоянно спасая ульи химикатами, люди мешают коммерческим пчелам закрепить гены устойчивости. Дикие гибриды, напротив, прошли через жесткий естественный отбор: уязвимые семьи погибли, а выжившие адаптировались к паразиту. В отличие от полностью африканизированных пчел, которые также устойчивы к клещам, но крайне агрессивны, калифорнийская гибридная смесь сохранила миролюбивый характер европейских предков. Генетический профиль этих пчел поможет биологам вывести новые породы, способные выживать без лекарств и останавливать глобальное сокращение пасек.

Происхождение эукариот (организмов со сложной клеткой, включая человека) — одна из главных проблем эволюционной биологии. Считается, что около двух миллиардов лет назад древняя архея вступила в симбиоз с бактерией, которая затем превратилась в митохондрию. Современные Асгард-археи — ближайшие ныне живущие родственники этого предка. Исследователи уже находили у них гены эукариотического цитоскелета и длинные отростки, предполагая их связь с бактериями-партнерами. Однако вырастить этих микробов в чистом виде очень сложно. Поэтому до сих пор биологи не видели прямого контакта между Асгард-археями и бактериями. Авторы исследования, опубликованного в журнале Current Biology, взяли образцы из гиперсоленых микробных матов залива Шарк в Западной Австралии. Эта экосистема служит современным аналогом микробных сообществ Земли, существовавших уже более двух миллиардов лет назад. В течение пяти лет авторы культивировали микроорганизмы в бескислородной среде, постепенно доведя долю целевой археи в культуре до 89 процентов. Новый род и вид получил название Nerearchaeum marumarumayae (видовое имя заимствовано из языка местного австралийского племени малгана и означает «древний дом»). Его постоянным спутником в культуре была сульфатредуцирующая бактерия Stromatodesulfovibrio nilemahensis. Чтобы изучить их анатомию, биологи заморозили микробов и проанализировали их с помощью криоэлектронной томографии. Этот метод позволил создать трехмерные модели клеток с нанометровой точностью. Параллельно исследователи расшифровали полные геномы обоих организмов и применили алгоритмы искусственного интеллекта (AlphaFold 3) для предсказания структуры их белков. Контакт между клетками архей и бактерий оказался двусторонним. Он выглядит так: от круглого тела археи Nerearchaeum отходят тонкие белковые нити (фибриллы), на которых гроздьями висят цепочки мембранных пузырьков (везикул). В геноме археи биологи нашли белки комплекса ESCRT, отвечающие за деформацию мембран, — гомологи тех же самых белков, что работают в клетках человека. Таким образом, архея активно пузырит свою оболочку и многократно увеличивает площадь поверхности. Бактерия-партнер действует иначе. Анализ 3D-модели показал, что бактерия формирует прямые межклеточные нанотрубки толщиной 8,1 нанометра. У основания каждой такой трубки в бактериальной мембране закреплен специальный белковый комплекс. Бактериальные нанотрубки пересекают межклеточное пространство и стыкуются с мембраной археи или цепляются за ее везикулярные цепочки, создавая жесткие коммуникационные мосты. Анализ геномов объяснил причину этого сложного слияния — синтрофию (взаимовыгодный обмен). Архея расщепляет сахара, аминокислоты и липиды, выделяя водород, ацетат и сульфит. Бактерия забирает эти продукты по межклеточным каналам для получения энергии, а взамен поставляет архее витамины и недостающие аминокислоты, которые та не способна синтезировать самостоятельно. Внутри самой археи микроскопы выявили широкие цитоплазматические трубки и особые белковые нанокапсулы, внутри которых микроб прячет токсичное железо для защиты своей ДНК от окислительного стресса. На поверхности археи биологи также нашли гигантские белки-адгезины, работающие как физические липучки для фиксации в плотной биопленке. Встречное выстраивание мембранных пузырьков и соединительных нанотрубок наглядно демонстрирует архитектуру межвидового симбиоза на заре эволюции. Эукариотическая клетка возникла не в результате быстрого поглощения одной бактерии другой. Асгард-археи развили сложную мембранную инфраструктуру, которая позволила бактериям-симбионтам проложить к ним трубопроводы для обмена веществами в тесноте древних микробных матов.

В 1986 году ученые описали универсальную теорию происходящего на границе двух сред с помощью уравнения, которое назвали их фамилиями — уравнение Кардара — Паризи — Чжана (КПЖ). Разработанная ими модель с тех пор используется в физике, математике, биологии и компьютерных науках для прогноза роста бактериальных колоний, распространения пламени и формирования кристаллов. Универсальность КПЖ позволяет использовать это уравнение для любого роста, даже для разработки алгоритмов машинного обучения. Эта универсальность сопровождается сложным математическим аппаратом. Но именно так ученые могут предсказывать поведение неравновесных систем — реальных, в которых процессы происходят нелинейно и часто хаотично. В 2022 году модель на основе КПЖ экспериментально подтвердили для одномерных систем на основе квазичастиц поляритонов. Международная группа ученых смогла экспериментально подтвердить поведение по модели КПЖ для двумерных систем в пространстве и времени. Работа опубликована в журнале Science. [shesht-info-block number=1] Раньше этого нельзя было добиться из-за недостаточного уровня технического развития — нельзя было управлять неравновесной квантовой системой с нужной точностью, либо не получалось считывать результаты в том же временном разрешении, в котором разворачивались физические процессы. Для этого исследователи создали сложную многослойную структуру на основе арсенида галлия (GaAs). Образец охладили до температуры минус 269,15 градуса Цельсия и непрерывно накачивали его энергией с помощью лазера. Зеркальные слои внутри структуры удерживали фотоны внутри центрального «квантового пленочного» слоя. Там частицы смогли соединиться с экситонами в полупроводнике и образовать поляритоны. За поведением последних и наблюдали физики. «Мы смогли точно отслеживать, где в материале находятся поляритоны. Когда мы накачиваем систему светом, поляритоны рождаются — они растут. Используя передовые экспериментальные методы, нам удалось количественно оценить как пространственную, так и временную эволюцию этой растущей квантовой системы, и мы обнаружили, что она следует модели КПЖ», — объяснил один из авторов исследования Сиддхартха Дам (Siddhartha Dam). [shesht-info-block number=2] Степень контроля, позволившая физикам с уверенностью говорить об этом результате, очень важна. Экспериментальный образец растили с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии. Этот метод требует сверхвысокого вакуума и исключительной чистоты материалов, но позволяет контролировать толщину слоев практически с точностью до атома. Область, в которую направляли лазер, контролировали с точностью до микрометра.

Меркурий — один из самых сложных объектов для посадочных миссий. Из-за близости к Солнцу температура его поверхности на ночной стороне достигает примерно минус 173 °C, а на освещенной — 430 °C. При этом тонкая экзосфера почти не удерживает тепло. Столь экстремальные условия считаются препятствием для длительной работы аппаратов на поверхности. Тем не менее такие орбитальные миссии как «Мессенджер», выявили сложную геологию планеты: на ней есть следы вулканизма, тектонические разломы, необычные пустоты и даже залежи льда в полярных регионах.   Теперь ученые придумали способ обхода высоких температур. Суть в том, чтобы отправить на Меркурий планетоход, разместив его в так называемой зоне терминатора — узкой области между днем и ночью, где условия куда мягче. Исследователи рассчитали, что если аппарат будет двигаться с определенной скоростью, то сможет «следовать» за Солнцем, оставаясь в комфортной температурной полосе.  На экваторе планеты эта граница смещается со скоростью около шести километров в час, а ближе к средним широтам — примерно 4,25 километра в час. Это сопоставимо с возможностями уже существующих планетоходов: например, лунный ровер программы «Аполлон» мог развивать скорость до 15 километров в час.  [shesht-info-block number=1] При этом на Меркурии аппарату не обязательно двигаться строго с той же скоростью, что и сам терминатор. Достаточно оставаться внутри температурного коридора, чья ширина зависит от свойств поверхности, энергетических возможностей и конструкции планетохода. Технические задачи, в свою очередь, будут включать в себя эффективную работу солнечных панелей (при низком угле освещения), накопление энергии и полностью автономную навигацию. Она должна удерживать аппарат в нужной зоне и помогать обходить препятствия.    Научная ценность такой миссии, если она состоится, будет огромной: планетоход сможет изучать химический состав реголита с помощью лазерной спектроскопии и рентгеновских приборов, а также анализировать минералы и исследовать кратеры, вулканические образования и загадочные светлые впадины, связанные с летучими веществами.  [shesht-info-block number=2] Концепция, описанная в статье, представленной на 56-й Лунно-планетной научной конференции (LPSC), включает предварительный маршрут: посадку вблизи экватора с последующим перемещением к более высоким широтам. Поскольку скорость движения терминатора там ниже, это облегчает длительное исследование поверхности.  Моделирование также показало, что при грамотном планировании планетоход сможет «выжить» на поверхности, выполнив обширную научную программу без перегрева и потери энергии. Если выводы ученых верны и миссию удастся реализовать, человечество впервые получит возможность буквально «пройтись» по Меркурию, балансируя на границе света и тьмы. 

Более полувека космические корабли с людьми возвращались к нашей планете только с относительно низких околоземных орбит, со скоростями около восьми километров в секунду или около 28 800 километров в час. Однако в этот раз корабль Orion с четырьмя астронавтами на борту возвращается от Луны, поэтому при входе в верхние слои атмосферы его скорость составит 11 километров в секунду или до 39 600 километров в час. Поскольку энергия растет пропорционально квадрату скорости, в этот раз она будет почти вдвое больше, чем при обычном возвращении космического корабля от МКС. За треть часа до входа в плотные слои атмосферы, чуть выше 120 километров, от Orion отделится сервисный модуль. Так делают для уменьшения массы корабля, что упрощает его торможение об атмосферу. Сервисный модуль потом сгорает при падении. Около половины третьего ночи по Москве корабль войдет в атмосферу. Вскоре после этого он испытает шесть минут без радиосвязи. Такой период проходят практически все корабли, только у Starship он сокращен или отсутствует (из-за Starlink, то есть возможности отправки радиоволн вверх, где плазменного слоя при спуске не образуется). Проблемы со связью связаны со слоем плазмы, экранирующим радиоволны в момент максимального нагрева. Макет Orion при буксировке в море в 2016 году. Сходно должен выглядеть настоящий корабль после приводнения в эти сутки / © NASA Затем скорость корабля упадет, плазма исчезнет, а на высоте 11 километров корабль сбросит головной обтекатель. На 6,7 километра он выпустит тормозные парашюты. Они нужны для потери значительной части скорости, но недостаточны для мягкой посадки. Уже на 1,8 километра выйдут три основных тормозных парашюта. В 3.07 московского времени, после 10 суток полета, корабль должен приводниться в Тихом океане около Сан-Диего, Южная Калифорния. Его и экипаж подберут на борт американского военного корабля. Погода в районе посадки должна быть достаточно приемлемой, в крайнем случае у корабля есть возможность поменять район приводнения за счет маневрирования. Перегрузки на выбранной траектории должны быть не выше 3,9 G, что сравнительно умеренно. https://www.youtube.com/watch?v=m3kR2KK8TEs Трансляция возвращения корабля Orion на Землю / © NASA, YouTube Трансляция возвращения корабля Orion на Землю / © VK Видео https://www.youtube.com/watch?v=nfhDuOHMp0A Альтернативный канал трансляции возвращения корабля Orion на Землю / © NASA, YouTube

Более полувека космические корабли с людьми возвращались к нашей планете только с относительно низких околоземных орбит, со скоростями около восьми километров в секунду или около 28 800 километров в час. Однако в этот раз корабль Orion с четырьмя астронавтами на борту возвращается от Луны, поэтому при входе в верхние слои атмосферы его скорость составит 11 километров в секунду или до 39 600 километров в час. Поскольку энергия растет пропорционально квадрату скорости, в этот раз она будет почти вдвое больше, чем при обычном возвращении космического корабля от МКС. За треть часа до входа в плотные слои атмосферы, чуть выше 120 километров, от Orion отделится сервисный модуль. Так делают для уменьшения массы корабля, что упрощает его торможение об атмосферу. Сервисный модуль потом сгорает при падении. Около половины третьего ночи по Москве корабль войдет в атмосферу. Вскоре после этого он испытает шесть минут без радиосвязи. Такой период проходят практически все корабли, только у Starship он сокращен или отсутствует (из-за Starlink, то есть возможности отправки радиоволн вверх, где плазменного слоя при спуске не образуется). Проблемы со связью связаны со слоем плазмы, экранирующим радиоволны в момент максимального нагрева. Макет Orion при буксировке в море в 2016 году. Сходно должен выглядеть настоящий корабль после приводнения в эти сутки / © NASA Затем скорость корабля упадет, плазма исчезнет, а на высоте 11 километров корабль сбросит головной обтекатель. На 6,7 километра он выпустит тормозные парашюты. Они нужны для потери значительной части скорости, но недостаточны для мягкой посадки. Уже на 1,8 километра выйдут три основных тормозных парашюта. В 3.07 московского времени, после 10 суток полета, корабль должен приводниться в Тихом океане около Сан-Диего, Южная Калифорния. Его и экипаж подберут на борт американского военного корабля. Погода в районе посадки должна быть достаточно приемлемой, в крайнем случае у корабля есть возможность поменять район приводнения за счет маневрирования. Перегрузки на выбранной траектории должны быть не выше 3,9 G, что сравнительно умеренно. https://www.youtube.com/watch?v=m3kR2KK8TEs Трансляция возвращения корабля Orion на Землю / © NASA, YouTube Трансляция возвращения корабля Orion на Землю / © VK Видео https://www.youtube.com/watch?v=nfhDuOHMp0A Альтернативный канал трансляции возвращения корабля Orion на Землю / © NASA, YouTube

Космос как испытательный полигон для предельных состояний материалов Космонавтика исторически была одним из главных драйверов развития материаловедения. Многие технологии, к которым мы привыкли — сенсоры CMOS, используемые в фотокамерах смартфонов, или, например, фильтры для воды — изначально создавались для этой отрасли. Всего в мире зарегистрировано около 2000 таких изобретений, которые сегодня широко используют в сельском хозяйстве, промышленном производстве, сфере здравоохранения и ИТ. При определении требований к материалам необходимо учитывать условия их использования в космическом пространстве, зависящие от типа орбит, срока службы и возможных изменений свойств материалов под действием среды и радиации. При выходе на низкую околоземную орбиту аппараты сталкиваются с атомарным кислородом, который окисляет и разрушает полимерные покрытия. Дальше добавляется радиационное воздействие, приводящее к дефектам кристаллической структуры. В атмосфере Земли температура на поверхности кораблей и спутников может превышать 1500–2000°C. То есть на летательные аппараты одновременно действует сразу несколько экстремальных параметров, которые в лабораториях обычно изучаются по отдельности. Вакуум усиливает испарение и дегазацию, а радиация и циклические температурные нагрузки разрушают микроструктуру материалов. При этом ключевая проблема здесь — не просто деградация, а потеря предсказуемости в поведении веществ. Материал может вести себя стабильно в лаборатории и резко менять свойства в космосе из-за ряда факторов, которые на Земле трудно воспроизвести одновременно даже на короткое время.  Фокус на поверхности: переход от сплавов к функциональным инженерным системам Современные материалы для космоса представляют собой сложные иерархические системы. Ученые добиваются новых характеристик не за счет корректировки состава, а конструируя архитектуру на атомном уровне с точностью, недоступной еще несколько десятилетий назад. Макроскопические свойства определяют структурные элементы материала в наномасштабе — зерна и субзерна. Например, уменьшая размер зерна до нанодиапазона, можно одновременно повысить прочность и сопротивление трещинообразованию, а контролируя распределение фаз — замедлить окисление при экстремальных температурах. Фактически речь идет о «настройке» материала изнутри, когда его поведение задается не только химическим составом, но и точной конфигурацией структуры. Именно так сегодня создают ультравысокотемпературные керамики и углеродные композиты, способные работать при сверхвысоких температурах. Также все чаще материалы для аэрокосмических систем конструируют по принципу многослойности. Базовая подложка отвечает за механическую прочность, переходные слои сглаживают тепловые напряжения и различия в свойствах, а верхние функциональные покрытия защищают от радиации, окисления и износа. В результате базовый материал можно оптимизировать под прочность и массу, а критические функции вынести на поверхность. Перспективным классом жаростойких и износостойких покрытий являются аморфные материалы на основе боридов и силицидов. Тренды в материалах для космоса: 3D-печать и цифровые двойники Прямо сейчас аддитивные технологии меняют инженерную логику в контексте развития космических технологий. Речь идет не только о возможности создавать детали сложной формы, которые невозможно получить традиционными методами, но и о переносе самого производства за пределы планеты, так как в условиях микрогравитации фазовые превращения и диффузия происходят иначе; даже хорошо изученные вещества могут демонстрировать новое поведение. С одной стороны, это открывает возможность получения структур, недостижимых в земных условиях, с другой — резко повышает требования к предсказуемости свойств: от стабильности порошков до управляемости процессов спекания. В перспективе космические аддитивные технологии открывают путь к появлению новых классов материалов, спроектированных с учетом особенностей среды, в которой они будут использоваться. Однако без глубокого понимания физико-химии процесса, 3D-печать в космосе останется экспериментом, а не инструментом. Еще один тренд — предиктивное цифровое материаловедение и цифровые двойники. Сейчас ученые заранее могут рассчитать свойства, которые хотят смоделировать, а с помощью цифровых двойников прогнозируют деградацию и подбирают параметры под конкретные нагрузки. Это позволяет не просто ускорить разработку новых материалов, но и существенно снизить их стоимость, моделируя дорогостоящие испытания. Также это сокращает технологический путь от идеи до внедрения нового материала — критически важный фактор в условиях глобальной конкуренции. Как ученые создают материалы для новых космических миссий Отрасль требует материалов с предсказуемым поведением на длительный срок эксплуатации, покрытий с адаптивными свойствами, систем самовосстановления и встроенных сенсорных функций. Фактически нам нужны «умные материалы», которые не просто выдерживают воздействие среды, но и умеют реагировать на нее. Ученые активно работают над их созданием, а в работе учитывают особенности сред конкретных планируемых миссий. Например, высокую абразивность лунной пыли, которая мешает на поверхности и проникает внутрь аппаратов; марсианскую радиацию, ускоряющую деградацию конструкций; венерианскую атмосферу, которая предъявляет экстремальные требования к термостойкости и химической стабильности аппаратов. Решить эти задачи под силу специалистам, обладающим знаниями физики твердого тела, химии, механики и биоматериаловедения с ориентацией на строго заданные условия эксплуатации. Так конкуренция в космической отрасли становится в том числе конкуренцией материаловедческих школ. Согласно рейтингу одной из самых авторитетных и признанных в мировом академическом сообществе аналитических компаний — Quacquarelli Symonds — российским вузом №1 по материаловедению несколько лет подряд является НИТУ МИСИС. В рамках пилотного проекта по совершенствованию системы высшего образования* у нас стартует программа специализированного высшего образования «Фундаментальная инженерия функциональных и конструкционных материалов». Как один из ее преподавателей, поделюсь секретами нашего подхода в обучении. Образовательные треки «Высокотемпературные и сверхтвердые материалы» и «Физико-химия процессов и материалов» отражают два основных класса задач, на которые мы делаем упор. Важно, что мы с коллегами готовим не узкоспециализированных технологов, а обучаем молодых исследователей создавать материалы с заданными свойствами под конкретные условия эксплуатации: будь то металлургия, медицина или космос. При этом основу обучения составляют сквозные научные проекты, которые наши студенты ведут в лабораториях университета и на площадках партнеров, в том числе в сотрудничестве с Роскосмосом и Росатомом.  *Пилотный проект по совершенствованию системы высшего образования стартовал Указом Президента РФ в 2023 году в шести вузах: НИТУ МИСИС, МАИ, БФУ им. Канта, МПГУ, ТГУ и Горном университете. В основе новой системы лежат принципы фундаментальности, практикоориентированности и гибкости. Предусматривается уровневая структура: высшее образование, специализированное высшее образование и аспирантура. С 1 сентября 2026 года к первым шести вузам добавятся еще 11 университетов.

Этот закон, предсказанный еще в 1986 году, описывает рост случайных поверхностей, распространение лесных пожаров и даже формирование бактериальных колоний. Российские ученые не только интерпретировали результаты нашумевшего эксперимента группы Видмана, но и показали, что квантовые флуктуации при комнатной температуре подчиняются той же математике, что и, казалось бы, далекие от квантового мира процессы. Работа открывает путь к созданию масштабируемых симуляторов неравновесной динамики, работающих без сверхнизких температур. Чтобы оценить значимость этого вывода, необходимо понять, что такое KPZ-универсальность и почему её так долго не могли увидеть в двух измерениях. В 1986 году физики-теоретики Мехран Кардар, Джорджо Паризи и Чжан И-Чэ вывели уравнение, описывающее, как хаотически меняется граница раздела двух сред, например, поверхность кристалла во время осаждения атомов. Оказалось, что шероховатость этой границы растет со временем и размером наблюдаемой области. Растет она не случайным образом, а по строгим степенным законам, зависящим от размерности системы. Более того, теория предсказала, что эти законы универсальны: распространение линии лесного пожара, рост бактериальной колонии на чашке Петри, турбулентное течение жидкого кристалла и флуктуации в квантовом конденсате должны демонстрировать одну и ту же динамику.  Однако экспериментально проверить KPZ-масштабирование в двумерном мире долгое время не удавалось — классические кристаллические поверхности давали искажения, а подходящих квантовых систем с контролируемыми флуктуациями просто не существовало. Именно здесь в игру вступили экситон-поляритоны — уникальные квазичастицы, наполовину состоящие из света, наполовину из материи. Поляритоны рождаются в полупроводниковых микрорезонаторах, в которых фотон многократно отражается от зеркальных стенок и сильно связывается с экситоном (связанной парой электрона и дырки). При определенных условиях эти гибридные частицы могут образовывать бозе-эйнштейновский конденсат, но, в отличие от ультрахолодных атомов, требующих ультранизких температур в милликельвины, экситон-поляритонные конденсаты стабильно работают при комнатной температуре. Группа Видмана, чью работу проанализировали российские физики, создала двумерную решетку из сотен микрокапилляров (цилиндрических микрорезонаторов) и с помощью лазерной накачки добилась спонтанной синхронизации фаз и частот поляритонов. Возникающее когерентное состояние напоминало идеальный фотонный кристалл, но из-за непрерывной потери частиц (поляритоны короткоживущие) и постоянной подпитки из внешнего резервуара в этой упорядоченной картине неизбежно рождались флуктуации — хаотические отклонения фазы и плотности, распространяющиеся по решетке. Работа опубликована в журнале Science. Кавокины в своей статье детально разбирают, почему именно эти флуктуации позволили наконец «поймать» KPZ-универсальность. Ключевым инструментом стала фазовая корреляционная функция — величина, показывающая, насколько согласованы колебания в двух разных точках решетки в зависимости от расстояния. Для ее измерения ученые использовали интерферометрию с временным разрешением на основе интерферометра Майкельсона и импульсную фотолюминесцентную спектроскопию.  Измерения для треугольной (гексагональной) и квадратной геометрий расположения пилляров показали: при строго определенной мощности лазерной накачки (лишь немного выше порога образования конденсата — всего на 6% выше порога, при экситонной доле конденсата около 7,5%) эта функция подчиняется в точности тому закону, который диктует KPZ-уравнение.  Совпадение теории и эксперимента оказалось превосходным: исследователи из группы Видмана провели самый строгий тест, сравнив не просто отдельные показатели, а полную форму масштабной функции. В этом режиме система может реализовать множество разных фазовых узоров, становясь по-настоящему непредсказуемой — именно такое состояние физики называют «универсальным классом KPZ». Пространственно-временные корреляции экситон-поляритонных конденсатов. (b) Двумерные корреляционные функции g(Δr, Δt) для различных относительных мощностей накачки (указаны цифрами 1.061, 1.047, 1.089, 1.135 от порога конденсации). По горизонтали — временная задержка Δt (пс), по вертикали — пространственное смещение Δr (мкм). (c) Эволюция корреляционной функции при малых значениях параметра (нормированное время), показывающая рост пространственно-временной когерентности. Именно из таких данных извлекается KPZ-скейлинг / © Widmann et al., Science 2026.  Алексей Кавокин, директор Международного центра теоретической физики имени А. А. Абрикосова МФТИ, комментируя эти результаты, пояснил: «Наблюдение масштабирования KPZ в двумерной решетке экситон-поляритонных конденсатов доказывает, что материальные и оптические системы совершенно разной природы могут описываться одной и той же математической моделью. С философской точки зрения, это проявление гармонии в природе, которая сохраняется, несмотря на разнообразие ее составляющих. До сих пор экспериментальное подтверждение теории Кардара–Паризи–Чжана в двух измерениях оставалось неуловимым. Используя масштабируемую платформу, основанную на конденсированном свето-веществе — экситонных поляритонах, мы наконец закрыли этот пробел». Платформа для изучения случайных флуктуаций / © Science (10.1126/science.aeg3150) Самым неожиданным открытием, которое выделили ученые из МФТИ, стало резкое отклонение поведения поляритонов от предсказаний равновесной теории Березинского–Костерлица–Таулесса (БКТ) — общепринятой модели для двумерных фазовых переходов. При низкой мощности накачки, близкой к порогу конденсации, вместо равновесной БКТ-динамики доминировала KPZ-универсальность. Кавокины интерпретируют этот результат эффетом возбуждения так называемых намбу-голдстоуновских мод — особых квантовых флуктуаций, чьи фазовые паттерны отличаются от основного состояния. При мощностях оптической накачки, близких к порогу Бозе-Эйнштейновской конденсации, заселенность мод Намбу-Голдстоуна сравнима с заселенностью самого конденсата. В этом режиме основной вклад в динамику флуктуаций вносят именно намбу-голдстоуновские моды. И только при увеличении мощности лазера, когда система уходит далеко от порога, заполняется преимущественно бозонный конденсат, возбужденные состояния перестают играть «первую скрипку», и поведение системы стремится к равновесному. Этот переход от неравновесного хаоса к равновесному порядку ученые назвали ключевым доказательством того, что KPZ-масштабирование — это именно свойство открытой диссипативной системы, а не артефакт измерений. Алексей Кавокин и Стелла Кавокина подчеркнули, что именно возможность визуализировать эти фазовые паттерны в реальном времени и при комнатной температуре делает экситон-поляритонную платформу уникальной. Практическая значимость платформы выходит далеко за пределы физики конденсированного состояния. Сама KPZ-теория уже давно применяется для описания лесных пожаров, роста бактериальных колоний и турбулентности жидких кристаллов. Российские физики в своей статье смотрят дальше: они обсуждают, что теоретически KPZ-универсальность должна проявляться и в трехмерных системах.  «Трехмерный массив экситон-поляритонных конденсатов, созданный на основе резонансного фотонного кристалла, мог бы расширить область применения универсальной теории масштабирования Кардара-Паризи-Чжана на более высокие размерности», — рассказала Стелла Кавокина, заместитель директора Международного центра теоретической физики имени А. А. Абрикосова МФТИ.

Одним из популярных домашних устройств является мезороллер — валик с множеством острых игл, которые при вращении ролика оставляют на коже многочисленные микропроколы. Такая процедура, известная как микронидлинг или фракционная мезотерапия, при грамотном выполнении может улучшить качество кожи. Контролируемые микротравмы при использовании мезороллера предположительно улучшают проникновение косметических средств глубже в кожу, активируют процессы восстановления, стимулируют выработку коллагена и эластина, способствуют разглаживанию поверхностных морщин, делают менее заметными пигментные пятна, уменьшают рубцы и стимулируют рост волос. По словам эксперта, для получения видимого и стойкого косметического эффекта требуется стимуляция глубоких слоев кожи, что возможно только в условиях клиники с использованием профессиональных одноразовых мезороллеров с иглами от одного миллиметра. «Мезороллеры для самостоятельного использования имеют иглы не более 0,5 миллиметра и используются как многоразовые устройства. Обеспечить полную стерильность в домашних условиях при повторном использовании роллера с микроиглами крайне сложно, поэтому значительно повышается риск возникновения инфекции и последующих осложнений. При многократном использовании иглы могут затупиться уже после первой процедуры, поэтому кожа будет травмироваться в большей степени. Неправильная техника проведения микронидлинга провоцирует образование рубцов и пигментных пятен», — предупреждает Анна Епифанова. Очень важно качество самого мезороллера. Эксперт Саратовского медуниверситета призывает обращать внимание на материал, длину и количество игл. Чтобы минимизировать возможные осложнения, необходимо тщательно очищать и обрабатывать кожу, а также дезинфицировать мезороллер до и после проведения процедуры. «Следует учитывать ряд противопоказаний к использованию данного косметического устройства, такие как беременность, лактация, острые инфекционные заболевания, нарушение свертываемости крови и другие. Не рекомендуется применять мезороллер при наличии различных дерматологических заболеваний, большого количества родинок, склонности к образованию рубцов, а также при тонкой и чувствительной коже», — подчеркивает врач. Домашний мезороллер может быть полезен только при строгом соблюдении техники безопасности и мер предосторожности. Перед началом использования необходимо проконсультироваться с врачом-косметологом для оценки состояния кожи и исключения противопоказаний. В противном случае риск навредить коже значительно превышает возможную пользу.

Силла — одно из трех королевств, правивших Корейским полуостровом и частью современного северо-восточного Китая в период с 57 года до нашей эры по 668 год нашей эры (два других королевства — Когуре и Пэкчжэ). Эта эпоха в истории Кореи так и называется — период Трех Королевств. Исторические записи свидетельствуют о том, что в королевстве Силла, в отличие от двух других королевств, широко практиковали «сунчжан» — форму человеческих жертвоприношений, при которой слуг или вассалов убивали и хоронили вместе с их хозяином, представителем местной элиты. Кроме того, в исторических документах упоминается, что в королевской семье Силлы были распространены близкородственные браки. Однако до сих пор генетических данных, которые бы подтверждали существование подобных погребальных обычаев и брачных практик в королевстве Силла, не было. Международная группа исследователей, статья которых опубликована в журнале Science Advances, выделила ДНК из костей 78 человек, захороненных в 44 гробницах в большом погребальном комплексе Имдан-Джоен на юго-востоке Корейского полуострова, где располагался центр королевства Силла. Гробницы, в которых находились скелеты, были последовательно построены на протяжении ста лет, между IV и VI веками нашей эры, что соответствует примерно трем-четырем поколениям людей.По меньшей мере, 20 из этих гробниц имели признаки сунчжана: они были двухкамерными, в главной камере лежали скелеты основного «хозяина» гробницы и принесенных в жертву людей, а во второй камере находились скелеты только жертв ритуального убийства. Иногда в могилах находили всего одну или две жертвы сунчжана, однако максимальное их число могло доходить до девяти человек. Результаты геномного анализа позволили ученым реконструировать обширную и тесно генетически связанную родственную сеть древних жителей Имдан-Джоена. Так, исследователи обнаружили среди погребенных 11 пар родственников первой степени родства (например, родителей и детей, или братьев и сестер), и 23 пары родственников второй степени родства (например, бабушка/дедушка и внук/внучка, или тетя и племянница), а также 20 пар более дальних родственников. Это указывает на то, что в Силле предпочитали хоронить членов семей вместе. Кроме того, ученые нашли по меньшей мере пять человек, чьи родители были близкими кровными родственниками. Причем эти люди принадлежали как к элите, так и к жертвам сунчжана, то есть практика родственных браков внутри семьи существовала во всех слоях общества. Еще одно открытие — люди, принесенные в жертву, часто были членами одной семьи. Это предполагает существование в Силле особой «жертвенной касты», членов которой из поколения в поколение убивали и хоронили вместе с представителями элиты, предположили исследователи.

Ключевой фактор быстрого развития печатной электроники — более низкие производственные затраты по сравнению с традиционными технологиями, основанными на литографии. Традиционная фотолитография — сложный, многостадийный и дорогой процесс, похожий на проявку фотографий, только на кремниевой пластине. Он требует чистых комнат, вакуумных установок, агрессивных химикатов и огромного расхода материалов.  Альтернативные аддитивные технологии — создание объекта по электронной модели путем послойного добавления необходимых компонентов — требуют значительно меньше материалов и самих процессов. Но все известные методы включают использование в составе чернил наночастиц или растворы прекурсоров для формирования микроструктур. После печати эти растворители необходимо медленно удалить (просушить изделие), а затем провести высокотемпературный обжиг для удаления остатков полимеров, а также сплавить наночастицы в сплошную проводящую дорожку. Этот процесс не только занимает время, но и часто приводит к загрязнению микросхемы продуктами разложения добавок, что может сказаться на ее электрических и механических характеристиках. Кроме того, трудоемок и сам процесс приготовления чернил: они должны быть идеально однородными, стабильными и обладать нужной вязкостью, что серьезно ограничивает выбор доступных материалов. Растущие требования к качеству и разнообразию микроэлектронных устройств требуют инновационных подходов к проектированию и созданию высокоточных компонентов за счет усложнения архитектуры устройств и миниатюризации элементов. Новый подход ученых МФТИ основан на синтезе наночастиц в импульсном газовом разряде, их транспортировке в газовом потоке, фокусированном осаждении и спекании с помощью лазерного излучения, что позволяет отказаться от растворителей и функциональных добавок. Это дает возможность создавать чистые микроструктуры без последующей обработки и открывает широкие возможности для внедрения сухой аэрозольной печати в технологические процессы микроэлектроники. Работа опубликована в журнале Physical and Chemical Processes in Atomic Systems. Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект №075-15-2024-560). «Наше устройство, в отличие от аналогов, не требует хранения чернил и постобработки структур. Отказ от использования традиционных чернил и переход к манипулированию сухими наночастицами казался сначала неочевидным решением, поскольку синтез наночастиц методом газового разряда давал агломераты наночастиц. При их использовании в печати структуры имели высокую пористость, что ограничивало применение устройства и не позволяло создавать высокопроводящие печатные дорожки. Чтобы преодолеть это, требовалось внедрить эффективный метод обработки агломератов, позволяющий преобразовывать их в сферические наночастицы в режиме реального времени. В результате наш принтер объединил в себе четыре последовательно реализуемых техпроцесса: генерацию частиц в импульсном газовом разряде, лазерную модификацию их формы и размера, фокусировку аэрозольного пучка и, наконец, лазерное спекание наночастиц на подложке», — рассказал о работе Владислав Борисов, научный сотрудник Центра испытаний функциональных материалов Института квантовых технологий МФТИ.  Основным элементом новой установки является генератор наночастиц, работающий на основе импульсного газового разряда: конденсатор периодически заряжается до напряжения 4 киловольта, а затем разряжается через межэлектродный промежуток, заполненный инертным газом. Частота таких разрядов составляет около 600 раз в секунду. Амплитуда тока в разряде — 300–1000 ампер, и течет он не равномерно, а через множество тончайших плазменных каналов — сотен микроскопических «горячих точек» на поверхности электродов. В каждой такой точке, размером до 20 микрометров, плотность тока колоссальна, что приводит к взрывному разрушению микровыступов на электроде. В результате от электрода буквально отрываются мельчайшие капельки расплавленного металла, которые конденсируются в наночастицы размером 5–15 нанометров. Поток инертного газа-носителя (аргона) непрерывно продувается через разрядную камеру, увлекая свежесинтезированные частицы за собой. Следующий этап — фокусировка. Сферические наночастицы, увлекаемые потоком газа-носителя, поступают в сопло. Вокруг центрального канала с аэрозолем под большим давлением подается фокусирующий газ. Он сжимает аэрозольную струю, уменьшая ее диаметр. Меняя соотношение потоков газов и диаметр выходного отверстия сопла ученые могут регулировать ширину печатаемой линии. Печать происходит внутри вакуумной камеры при давлении около 40 миллибар, что устраняет сопротивление воздуха и не дает пучку расширяться раньше времени. Так на подложке появляются линии шириной в десятки микрометров. Золотая дорожка шириной всего 39,1 микрометра. Это примерно половина толщины человеческого волоса / © Physical and Chemical Processes in Atomic Systems Наконец, финальный штрих — лазерное спекание. В отличие от традиционного отжига в печи, который может расплавить или повредить чувствительные полимерные подложки, наносекундные импульсы зеленого лазера греют только сами наночастицы, практически не затрагивая подложку. Лазерный луч подается в зону печати под углом, так что спекание происходит прямо во время осаждения частиц. Такой подход решает проблему неоднородности: при печати толстого слоя верхние частицы могут затенять нижние от лазера. Но если спекать каждый слой по мере его нанесения, получается идеально однородная, плотная и высокопроводящая структура. Эксперименты показали, что при многослойной печати серебряных наноструктур их удельное сопротивление достигает всего 2,2 от сопротивления кристаллического серебра — отличный результат для аддитивной технологии.  В толстом слое, спекшемся за один раз, видна сильная неоднородность и пористость, в то время как многослойная печать с промежуточным спеканием дает монолитную структуру / © Physical and Chemical Processes in Atomic Systems Принтер также имеет дополнительные режимы работы, которые значительно расширяют возможности его применения. Так, установка без включения лазерной системы спекания превращается в инструмент для создания плазмонных наноструктур. Если осаждать на подложку не спекшиеся, а просто сферические наночастицы (после прохождения через лазерный оптимизатор), они образуют слой, который легко удаляется обычной сухой салфеткой. Это свойство очень важно для спектроскопии комбинационного рассеяния (SERS) — метода, позволяющего по сверхслабому сигналу находить отдельные молекулы вещества. Наночастицы благородных металлов (золота, серебра) способны выступать в роли крошечных антенн, усиливающих сигнал рамановского рассеяния в миллионы раз. Но проблема в том, что серебряные подложки быстро окисляются на воздухе, и их срок хранения ограничен. Новый аэрозольный принтер решает эту проблему кардинально: он создает плазмонную структуру прямо на исследуемом объекте в момент анализа. Этот метод открывает новые возможности для экспресс-анализа биологических жидкостей, медицинских диагностикумов и даже криминалистической экспертизы. Третий режим работы принтера использует исходные, необработанные лазером агломераты наночастиц. Их гигантская удельная поверхность и пористая структура — идеальное качество для газовых сенсоров.  Таким образом, созданный в МФТИ прототип предоставляет возможность печатать проводящие дорожки, электроды, индуктивные элементы, а также создавать каталитические слои и плазмонные структуры на одном и том же оборудовании, без использования жидкостей и с минимальным постобработкой. Вместо продолжительного цикла фотолитографии с десятками операций с помощью новой установки можно «нарисовать» микросхему за считанные минуты. «Наш метод релевантен для формирования пассивных элементов микроэлектроники, плазмонных слоев оптоэлектронных устройств, микродатчиков и каталитических структур. Но самое главное — мы устраняем риск загрязнения формируемой структуры солями от разложения стабилизаторов дисперсии или других компонентов чернил, которые могут снизить электрофизические и механические характеристики конечного устройства. В данный момент мы завершили изготовление опытного образца, государственные приемочные испытания пройдены успешно и мы готовы к постановке на серийное производство нашего изделия», — заключил Владислав Борисов.

История, стоящая за этой работой, уходит корнями в саму природу пространства. Узлы — замкнутые кривые, запутанные в трехмерном пространстве так, что их невозможно развязать без разрезания,— занимают математиков со времен лорда Кельвина, который в XIX веке предположил, что атомы являются узлами в мировом эфире. Эфирная гипотеза ушла в прошлое, но теория узлов расцвела как самостоятельная ветвь топологии. Центральная задача этой теории — научиться отличать один узел от другого, и для этого математики изобретают инварианты: алгебраические выражения, которые остаются неизменными при любых деформациях узла, не затрагивающих его топологическую сущность. Самый знаменитый из полиномиальных инвариантов — полином Джонса, открытый в 1984 году и принесший своему автору медаль Филдса. Но еще более мощным оказался полином HOMFLY, названный по первым буквам фамилий шести его независимых первооткрывателей: Hoste, Ocneanu, Millett, Freyd, Lickorish, Yetter. Этот инвариант объединяет целое семейство квантовых полиномов, связанных с группами симметрий SU(n), и содержит полином Джонса как частный случай при n = 2. Каждое значение n задает свой инвариант, так называемый sl(n)-полином, а HOMFLY-полином кодирует их все разом. Математические узлы — объекты теории узлов, лежащей в основе топологических инвариантов / © Quanta Magazine Физический смысл этих красивых математических объектов раскрылся в конце 1980-х годов благодаря работам лауреата Филдсовской премии Эдварда Виттена. Оказалось, что HOMFLY-полиномы возникают естественным образом в трехмерной теории Черна—Саймонса — квантовой теории поля, описывающей поведение калибровочных полей в трех измерениях. HOMFLY-полиномы суть не что иное, как средние значения петель Вильсона — замкнутых контуров, вдоль которых «прощупывается» калибровочное поле с калибровочной группой SU(n). Теория Черна—Саймонса, в свою очередь, оказалась глубоко связана с теорией струн и в конечном счете с гипотетической М-теорией, претендующей на роль единой теории всех фундаментальных взаимодействий природы. В начале 2000-х годов стало ясно, что полиномиальные инварианты — лишь тень более глубокой реальности. Михаил Хованов в 1999 году совершил прорыв: он показал, что полином Джонса можно «категорифицировать», то есть восстановить из него не просто число или полином, а целое градуированное пространство, когомологию, чья эйлерова характеристика возвращает исходный полином. Полиноминальные инварианты и их категорификации соотносятся примерно как двумерная тень предмета и сам объемный предмет. Вскоре Хованов совместно с Львом Розанским обобщил эту конструкцию на весь HOMFLY-полином, создав так называемые когомологии Хованова—Розанского — одну из самых богатых и сложных структур в современной математической физике, триплетно-градуированную теорию, содержащую все sl(n)-гомологии как частные случаи. Интерес физиков к категорификации далеко не случаен и не сводится к эстетике. Если HOMFLY-полиномы связаны с трехмерной теорией Черна—Саймонса, то когомологии Хованова—Розанского, согласно гипотезам Виттена и Гукова, должны отражать физику в четырех, пяти и даже шести измерениях — ту самую физику, которая управляется М-теорией. Переход от полиномов к когомологиям — это попытка уловить «эхо» высших измерений, пробивающееся сквозь трехмерную реальность. Однако здесь возникала серьезная практическая проблема: язык, на котором записаны когомологии Хованова—Розанского, это язык гомологической алгебры. Комплексы, цепные отображения, морфизмы, точные последовательности, спектральные последовательности — все это прекрасно работает в руках алгебраических топологов, но с трудом поддается физической интуиции, плохо приспособлено для масштабных вычислений и почти не допускает использования стандартных физических методов — функционального интегрирования, теории возмущений, суперсимметрии. Именно эту проблему и решили авторы новой работы. Они предложили способ «поднять» хорошо известный формализм Решетихина—Тураева — стандартный инструмент построения топологических инвариантов в теории Черна—Саймонса, сопоставляющий алгебраические объекты компонентам диаграмм зацеплений,— на уровень когомологий Хованова—Розанского. Ключевая идея состоит в том, чтобы каждой диаграмме зацепления L поставить в соответствие дифференциальный оператор OL, действующий на пространстве функций, зависящих как от обычных четных (бозонных), так и от нечетных грассмановых (фермионных) переменных. Статья опубликована в журнале Physical Review D. Грассмановы переменные — математический объект, подчиняющийся правилу антикоммутативности: при перестановке двух таких переменных результат меняет знак. В квантовой теории поля именно такие переменные описывают фермионы — электроны, кварки и другие частицы, составляющие материю и подчиняющиеся принципу запрета Паули. Использование фермионных переменных здесь не прихоть, а необходимость: нечетная (фермионная) природа операторов обеспечивает их ключевое свойство — нильпотентность. Замечательное свойство построенных операторов состоит в следующем: для замкнутых диаграмм зацеплений квадрат оператора обращается в нуль — OL² = 0. На первый взгляд это может показаться тривиальным, но для математика и физика такое равенство — золотая жила. Оно означает, что оператор является дифференциалом, и можно строить когомологии — находить нулевые моды оператора, то есть те функции, которые оператор уничтожает, но которые сами не являются образами других функций под действием этого же оператора. Именно эти когомологии — пространства нулевых мод — и дают инварианты узлов и зацеплений, устойчивые к так называемым движениям Рейдемейстера. Движения Рейдемейстера — это три типа элементарных деформаций плоской диаграммы узла (добавление или удаление петельки, перекидывание одной дуги через другую, сдвиг дуги через перекресток), которые изменяют внешний вид диаграммы, не меняя самого узла. Любые две диаграммы одного и того же узла можно перевести друг в друга конечной последовательностью таких движений, и потому инвариантность относительно них — золотой стандарт любого топологического инварианта. Для построения операторов на отдельных вершинах (перекрестках) диаграмм авторы использовали технику матричных факторизаций — мощный алгебраический инструмент, восходящий к работам самого Хованова и Розанского. Матричная факторизация — это разложение определенного потенциала в произведение двух матриц-блоков, каждый из которых действует как «половина дифференциала». Эта техника позволяет строить оператор локально, на каждом перекрестке диаграммы, а затем собирать глобальный оператор из локальных блоков подобно тому, как физик собирает амплитуду рассеяния из диаграмм Фейнмана. Развитый авторами формализм факторизации сохраняет инвариантность Рейдемейстера на каждом этапе — иными словами, топологическая симметрия задачи не нарушается ни при каком промежуточном вычислении, что далеко не очевидно и потребовало значительных усилий. Особенно важно, что подход работает не только для замкнутых диаграмм — узлов и зацеплений, но и для так называемых клубков с открытыми концами. Клубок можно представить себе как фрагмент узла, из которого торчат незамкнутые нити. С точки зрения физика, это прямой аналог рассеяния: замкнутые диаграммы соответствуют вакуумным амплитудам, а клубки — корреляционным функциям с внешними ногами, из которых и извлекается вся физическая информация. Для клубков квадрат оператора уже не равен нулю, однако формализм факторизации по-прежнему позволяет корректно определять инварианты и строить последовательную теорию. Это существенное расширение возможностей по сравнению с предыдущими подходами, которые, как правило, были ограничены замкнутыми объектами и не могли работать с фрагментами диаграмм. Елена Ланина, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории математической и теоретической физики МФТИ, прокомментировала: «Когомологии Хованова—Розанского долго оставались территорией чистых математиков — территорией, куда физикам приходилось проникать вооружившись чужим языком. Мы показали, что их можно описать в терминах, естественных для физики: через дифференциальные операторы и их нулевые моды, через BRST-симметрию. Это не просто переформулировка: операторный язык позволяет задействовать всю мощь физических методов — теорию возмущений, суперсимметрию, функциональное интегрирование — для задач, которые раньше решались исключительно средствами гомологической алгебры». Новизна работы определяется несколькими обстоятельствами. Прежде всего авторы впервые построили полную операторную реализацию когомологий Хованова—Розанского, включая случай открытых клубков. Предшествующие попытки связать эти когомологии с физическим формализмом — через топологические квантовые теории поля (TQFT) — либо ограничивались частными случаями (например, sl(2)-гомологиями Хованова), либо теряли топологическую инвариантность на промежуточных этапах вычислений. Кроме того, язык BRST-операторов, использованный в работе, восходит к одному из фундаментальных инструментов квантовой теории поля — процедуре квантования систем с калибровочной симметрией, предложенной Бекки, Руэ, Стора и Тютиным в 1970-х годах. Аббревиатура BRST, составленная из их фамилий, стала нарицательной: BRST-симметрия пронизывает всю современную теоретическую физику, от Стандартной модели до теории суперструн. Перенос этого мощного языка на территорию теории узлов демонстрирует глубокое единство, связывающее, казалось бы, далекие друг от друга области математики и физики. Когомологии Хованова—Розанского тесно связаны с целым рядом активно развивающихся направлений современной науки: от теории низкоразмерных многообразий и алгебраической геометрии до квантовых вычислений. Одна из самых интригующих связей — с топологическими квантовыми компьютерами, где узлы и зацепления играют роль элементарных вычислительных операций. Плетение мировых линий квазичастиц-анионов в двумерных системах реализует квантовые вентили, устойчивые к ошибкам; инварианты узлов напрямую определяют результат вычисления. Операторный формализм, предложенный российскими учеными, может оказаться ключом к эффективному теоретическому моделированию таких систем, поскольку дифференциальные операторы допускают численную реализацию значительно проще, чем абстрактные конструкции гомологической алгебры. Кроме того, техника, развитая в работе, применима к широкому классу задач за пределами теории Черна—Саймонса — везде, где возникают топологические квантовые теории поля с когомологической структурой, включая модели Розанского—Виттена, топологически скрученные суперсимметричные теории и зеркальную симметрию. Схема топологического квантового компьютера: плетение мировых линий квазичастиц-анионов реализует квантовые вентили, устойчивые к ошибкам. Инварианты узлов определяют результат вычислений / © topological quantum computer, Wikipedia Операторный формализм создает предпосылки для разработки компьютерных алгоритмов вычисления когомологий Хованова—Розанского. Сам факт существования операторного «подъема» поддерживает давнюю гипотезу о том, что за когомологиями Хованова—Розанского скрывается полноценная физическая теория в высших измерениях, быть может та самая М-теория, контуры которой теоретики пытаются разглядеть уже более трех десятилетий.

Когда первые полинезийцы прибыли в Новую Зеландию приблизительно в 1250 году, они вели образ жизни типичных охотников-собирателей. Археологические находки того времени — кости огромных нелетающих птиц моа, рыболовные крючки, остатки морских млекопитающих — показывают картину общества, которое кормилось за счет океана. Люди постоянно перемещались, охотились и ловили рыбу. Но примерно с 1650 года начинается Традиционный период в истории маори. Образ жизни меняется: люди переходят к оседлости, строят укрепленные поселения, развивают искусство и сложные социальные структуры. Вместе с этим они начинают активно заниматься садоводством. Особенно ярко это проявилось в регионе Уаикато на Северном острове, где плодородные вулканические почвы, хороший дренаж и мягкий климат. Там возник Уаикатский садоводческий комплекс — обширные поля, где выращивали сладкий картофель, а также хранилища и специальные ямы для добычи песка, которым улучшали почву. Ученые исследовали случайно обнаруженное древнее захоронение. В старой яме, которую когда-то использовали для добычи песка под огороды, покоились останки семи предков маори. Радиоуглеродная датировка показала, что эти люди жили примерно в 1700-1780 годах — самый разгар Традиционного периода. Исследователи применили несколько современных методов. В их числе — изотопный анализ костей и зубов. Этот метод позволяет определить, какие продукты составляли основу рациона: изотопы углерода и азота ведут себя как природные метки, указывая на трофический уровень пищи — растения это, травоядные животные или хищники. Анализ пептидов эмали зубов помогает определить хромосомный пол человека даже по фрагментам костей. А анализ изотопов стронция показывает, родился человек в этом регионе или пришел откуда-то еще. Исследование опубликовал журнал Nature Communications. Результаты показали, что все семь человек — и взрослые, и дети — демонстрировали очень низкие изотопные значения, характерные для чистых растительноядных. Значит, основу их рациона составляли именно овощи. Животного белка в пище было так мало, что его едва удалось зафиксировать. Анализ стронция помог выяснить, что оба ребенка родились и выросли именно в районе Уаикато. Это были не пришлые люди с другими привычками, а местные жители, чья культура питания сформировалась на месте. Кроме того, в могиле нашли слой сырых раковин моллюсков. Они не были остатками пищи — их положили как ритуальные предметы. Это означает, что, несмотря на отказ от морских продуктов в еде, они сохраняли символическое значение. [shesht-info-block number=1] Таким образом, всего за 400-500 лет после прибытия в Новую Зеландию люди смогли создать настолько продуктивную систему садоводства в умеренном климате, что она полностью обеспечивала их потребности без необходимости постоянной охоты. По крайней мере в Уаикато в XVIII веке маори были успешными земледельцами с почти полностью растительным рационом. Проблемой исследования, на которую указали сами авторы, стала крошечная выборка. Семь скелетов, пусть и проанализированные самыми современными методами, вряд ли могут считаться репрезентативными для всего населения Уаикато XVIII века, не говоря уже о всех маори того времени. Не исключено, что перед нами особая группа — например, люди с высоким ритуальным статусом, которым по каким-то причинам было запрещено есть мясо и рыбу. Кроме того, изотопный анализ костей показывает усредненный рацион за последние годы жизни, но не отражает краткосрочные эпизоды, такие как сезонная охота или праздничное пиршество.

Синапсиды — обширная группа позвоночных, отделившаяся от общих с рептилиями предков около 320 миллионов лет назад и в итоге давшая начало всем современным млекопитающим. Листрозавры были одними из самых успешных растительноядных синапсид: они пережили катастрофическое пермское массовое вымирание и доминировали на планете в начале триасового периода (около 250 миллионов лет назад). Это было травоядное животное, примерно с собаку размером, которое выкапывало растения двумя клыками на верхней челюсти. Биологи давно предполагали, что ранние синапсиды размножались откладыванием яиц, подобно современным утконосам и ехиднам. На этом строится современная гипотеза происхождения лактации: считается, что молоко изначально появилось как кожный секрет самок для увлажнения кожистых яиц и их защиты от инфекций. Однако почти за два столетия раскопок ученые не нашли ни одного убедительного окаменевшего яйца палеозойских или раннемезозойских синапсид. Это заставляло некоторых исследователей сомневаться в теории яйцерождения, предполагая, что предки млекопитающих могли быть живородящими с самого начала. Авторы исследования, опубликованного в журнале PLOS One, изучили три самых крошечных из известных науке скелета листрозавров (длиной от 3,4 до 4,4 сантиметра), найденных в бассейне Кару в Южной Африке. Хрупкость находок не позволяла извлечь их из породы механически. Ученые просветили окаменелости с помощью рентгеновской микрокомпьютерной томографии и синхротрона в Европейском центре синхротронного излучения (ESRF) во Франции. Затем создали 3D-модели скелетов и проанализировали стадию их возрастного развития. Один из образцов оказался не просто детенышем, а эмбрионом. Его скелет был плотно свернут в овальный комок, повторяющий форму яйца, хотя сама скорлупа ожидаемо не сохранилась. Анатомический анализ выявил у эмбриона полное отсутствие зачатков клыков и, что самое важное, несросшиеся половинки нижней челюсти. Это важно потому, что подобный симфиз (подвижное соединение) встречается только у эмбрионов современных птиц и черепах на поздних стадиях перед вылуплением. У детенышей яйцекладущих млекопитающих челюсть при рождении также не срастается, но им это не мешает, поскольку они питаются молоком. Листрозавры молоко не вырабатывали. Вылупиться со слабой, разъезжающейся челюстью для листрозавра означало бы верную смерть от голода, так как он не смог бы пережевывать жесткую растительную пищу. Значит, животное погибло именно внутри яйца, не успев доформироваться. Восстановив объем «невидимого» яйца (приблизительно 115 кубических сантиметров и 115 граммов), ученые выяснили, что оно было довольно крупным для животного такого размера. Большое яйцо объясняет секрет выживания листрозавров в условиях постапокалиптического мира раннего триаса. Из него вылуплялся крупный самостоятельный детеныш, который с первых минут мог искать скудную пищу в суровых условиях раннего триаса без помощи матери. Исследование объясняет парадокс «отсутствующих яиц» в палеонтологии. Предки млекопитающих действительно откладывали яйца, но они были мягкими и кожистыми, поэтому не оставляли окаменелой скорлупы. Находка этого эмбриона дает эволюционным биологам физическое доказательство, подтверждая, что гипотеза о происхождении лактации для защиты яиц строится на верном фундаменте.

На протяжении раннего палеолита — примерно от двух до 0,2 миллиона лет назад — представители рода Homo применяли схожий набор тяжелых каменных орудий: рубила, чопперы, кливеры, массивные скребки и каменные шары. По мнению ряда исследователей, люди использовали все эти инструменты прежде всего для разделки туш крупных животных. Речь идет о настоящих гигантах. Среди добычи древних охотников числились вымершие родственники слонов, бегемотов и носорогов. Эти животные весили больше тонны и давали значительный объем ресурсов — мясо, жир и кости. Например, одна туша древнего слона могла кормить группу из 35 человек на протяжении нескольких месяцев, что снижало необходимость в частой охоте и позволяло экономить силы. Примерно 400–200 тысяч лет назад у популяций древних людей Ближнего Востока произошли заметные изменения в каменных орудиях. В это время наряду с традиционными тяжелыми инструментами распространились более легкие — лезвия, отщепы, остроконечники.  Однако в культурных слоях возрастом 200 тысяч лет на территории Леванта тяжелые орудия практически перестают встречаться. Зато резко увеличивается количество легких инструментов, которые отличаются большим разнообразием и выглядят гораздо сложнее в изготовлении. [shesht-info-block number=1] Команда израильских археологов под руководством Влада Литова (Vlad Litov) из Тель-Авивского университета решила выяснить причины таких изменений. Ученые проанализировали находки с 47 археологических стоянок Леванта, относящиеся к палеолиту — периоду от примерно 3,3 миллионов до 12 тысяч лет назад, и сопоставили датировки каменных орудий с остатками животных, найденными на тех же стоянках.  Авторы обнаружили четкую закономерность. В слоях возрастом почти 200 тысяч лет, то есть в период распространения легких каменных орудий, резко сократилось число костей крупных животных весом более тонны. Одновременно возросла доля остатков более мелкой добычи. Литов и его коллеги предположили, что отказ от тяжелых орудий был напрямую связан с изменением доступной фауны: по мере исчезновения гигантов отпадала надобность в инструментах для их разделки, а на смену им приходили более легкие и совершенные наборы. [shesht-info-block number=2] Эту гипотезу косвенно подтверждают авторы других исследований, которые доказали, что в регионах, где крупные хищники (травоядные) сохранялись дольше, тяжелые орудия тоже не исчезали. Например, в Южном Китае такие инструменты продолжали использовать вплоть до 50 тысяч лет назад. В связи с этим возникает другой вопрос: почему в Леванте в археологических слоях возрастом 200 тысяч лет практически перестали встречаться кости крупных животных? Среди всех версий наиболее часто выделяют версию чрезмерной охоты. Крупные звери размножаются медленно. У них рождается мало детенышей, и растут они долго. Если люди часто охотятся на таких животных, популяция не успевает восстановиться.  По словам Литова, в то время люди перебили слишком много крупной живности и лишились привычного источника пищи, что поставило их перед необходимостью адаптации — они переключались на более мелкую дичь. Ученый уверен, что именно переход к мелкой добыче стал стимулом для развития мышления у людей. Кливер (крайний слева) и скребок (в центре слева) — примеры более древних и тяжелых орудий; а также более поздние легкие каменные орудия, которые, возможно, использовались в качестве наконечников копий и ножей (справа) / © Vlad Litov et al., Institute of Archaeology, Tel-Aviv University Охота на небольших животных требовала иной стратегии. Они быстрее и скрытнее, чем крупные виды, кроме того, их труднее выследить. В связи с этим у людей появилась необходимость в развитии определенных навыков, в том числе навыка планирования и создания удобных более совершенных орудий.  Если представители Homo плохо запоминали, планировали, медленно действовали и принимали не те решения, то зачастую могли остаться без еды. Значит, выживали и передавали опыт те, кто лучше соображал и быстрее принимал решения. В итоге природа постепенно «отбирала» более сообразительных людей, то есть «делала ставку» на когнитивные способности — и именно так, по мнению Литова, со временем развилось мышление. Литов подчеркнул, что с точки зрения затрат сил ситуация изменилась кардинально. Если раньше крупная дичь приносила настоящую «выгоду», то после переключения на более мелкую добычу у людей стало уходить больше энергии и времени на охоту. Теперь одну тушу быстро съедали, поэтому требовалось добывать десятки животных вместо одного. В таких условиях охотники начали чаще сотрудничать, договариваться, заранее продумывать свои действия и использовать более эффективные инструменты. Подобного рода навыки могли привести к ряду изменений. Среди них — развитие коллективной охоты, рост социальной кооперации, улучшение планирования и появление более сложных технологий. По мнению авторов научной работы, со временем это привело к тому, что у людей стал развиваться и увеличиваться мозг — в том числе у неандертальцев и сапиенсов. [shesht-info-block number=3] Правда, с такой интерпретацией событий согласны не все ученые. Британский археолог Кери Шиптон (Ceri Shipton) из Университетского колледжа Лондона считает, что дело не только в размере добычи. Он указывает на признаки сложного мышления еще в среднем палеолите. Уже тогда люди могли планировать и организовывать коллективную охоту на животных среднего размера, включая лошадей и бизонов. Другой археолог Николя Тейссандье (Nicolas Teyssandier) из Национального центра научных исследований Франции также скептически отнесся к выводам коллег из Израиля. По его мнению, адаптация к новым условиям отражает не развитие интеллекта, а способность приспосабливаться. Он отметил, что создание тяжелых каменных инструментов для охоты на крупных животных тоже требовало высокого уровня мышления и об этом не стоит забывать. Литов признал, что ученые располагают доказательствами, указывающими на наличие когнитивных способностей у древних людей, особенно у Homo erectus, который жил на Земле от двух миллионов до 110 тысяч лет назад. Однако при этом исследователь настаивает, что переход от крупной к мелкой добыче оказал значительное влияние на дальнейшее развитие человека.  Научная работа опубликована в журнале Quaternary Science Reviews.