Сергей Королев, Андрей Сахаров и Игорь Курчатов — самые известные российские ученые, по мнению наших соотечественников. По данным ВЦИОМ, за ними следуют Дмитрий Менделеев, Сергей Капица и Константин Циолковский. О современных ученых знают меньше — а зря. Они, как и их предшественники, совершают открытия, значимые для всего мира. Рассказываем о самых заметных достижениях российских ученых в XXI веке.

2002 год: доказана гипотеза Пуанкаре

Гипотеза Пуанкаре считается одной из семи Задач тысячелетия — важнейших математических проблем, за решение которых американский институт Клэя готов выплатить миллион долларов. Сейчас ее называют теоремой Пуанкаре-Перельмана. Звучит она так: «всякое односвязное трехмерное многообразие без края гомеоморфно трехмерной сфере». Что это значит?

Чтобы разобраться было проще, рассмотрим вариацию гипотезы для двумерных объектов. Представьте себе поверхность футбольного мяча. Такой объект можно назвать двумерным многообразием: это скопление точек, которые представляют собой поверхность, имеющую два измерения. Последнее означает, что в каждой точке на этой поверхности вы сможете провести только две прямые, перпендикулярные друг другу. Прямая для третьего измерения будет покидать поверхность — как бы протыкать мяч насквозь.

Кроме того, поверхность мяча будет односвязным объектом. Это значит, что любую замкнутую линию на ней можно стянуть в одну точку. Иначе говоря, всю поверхность мяча можно «сжать» в одну точку и «растянуть» из нее обратно (причем неважно, до какого размера). Выглядит это примерно так.

А теперь представьте все то же самое для трехмерного объекта — внутренности футбольного мяча. Получается, что, согласно гипотезе Пуанкаре, такой объект можно «стянуть» в одну точку и «растянуть» обратно в трехмерную сферу. При этом Пуанкаре говорит о гомеоморфности — то есть об отнесении объекта к определенному топологическому классу. Таким образом, он предполагает следующее: любой трехмерный объект, который позволяет стянуть замкнутую линию на нем в одну точку и растянуть обратно, с точки зрения топологии будет сферой.

Почему это важно? Теоретически гипотеза Пуанкаре позволила бы доказать возможность Большого взрыва. Представим, что нам удалось протянуть через всю Вселенную нить, замкнуть ее в кольцо, а затем стянуть в одну точку на Земле. Это означает, что Вселенная представляет собой трехмерную сферу. Следовательно, она могла «развернуться» из одной точки — как раз в результате Большого взрыва! А если бы эксперимент не удался, мы бы по крайней мере узнали, что Вселенная устроена более сложным образом.

Доказать гипотезу Пуанкаре смог российский ученый Григорий Перельман. Это произошло в 2002 году — через 98 лет после того, как гипотеза была сформулирована.

2004 год: подтверждено существование графена

В нашей повседневной жизни углерод встречается в трех основных вариациях: сажа, графит и алмаз. Графит состоит из миллиардов тонких слоев углерода, которые легко отделяются друг от друга — это видно, когда мы пишем карандашом. Один такой слой толщиной в атом называют графеном.

Получить графен как отдельную модификацию углерода не удавалось довольно долго. Первым его описал в 1947 году физик Филипп Уоллес. Впоследствии ученые пришли к выводу, что углерод не может существовать в виде слоя толщиной в атом — он попросту разрушится. Но в 2004 году физики Андрей Гейм и Константин Новоселов смогли выделить графен и начали изучать его свойства. В 2010 году за эту работу они получили Нобелевскую премию.

Материал оказался уникальным. Электроны в нем перемещаются быстрее, чем, например, в кремнии — а значит, его можно использовать для изготовления более производительных электронных устройств. Правда, эксперты отмечают, что массовым явлением это станет нескоро. Кроме того, графен отлично проводит тепло, а еще он невероятно прочный — прочнее стали и даже алмаза.

Сегодня ученые продолжают изучать свойства графена и способы его применения. По некоторым исследованиям, его можно использовать для лечения рака, опреснения воды и даже изготовления одежды. Но самое важное — графен может изменить наши представления об электронике и технологиях.

2008 год: найден новый подвид древних людей

Из школьной программы мы знаем, что вид Homo Sapiens появился на территории Африки, а затем расселился по остальным континентам и вытеснил другие виды людей. Но в 2008 году новосибирские археологи под руководством академика Анатолия Деревянко сделали открытие, которое заставило переосмыслить эту теорию. В Денисовой пещере на Алтае они нашли останки представителя неизвестного на тот момент подвида древних людей. Этот подвид назвали денисовским человеком, или денисовцем.

Исследования показали, что денисовцы, скорее всего, были одним из четырех подвидов человека разумного, который существовал на территории Сибири. К остальным трем относятся Homo sapiens africanensis (африканская популяция), Homo sapiens neanderthalensis (европейская популяция) и Homo sapiens orienthalensis (восточноазиатская популяция). Представители всех четырех подвидов какое-то время развивались обособленно, но затем в разные периоды скрещивались друг с другом. В результате вид Homo Sapiens обрел известный нам облик.

2012 год: в таблицу Менделеева занесены новые элементы

В начале XXI века ученые из Объединенного института ядерных исследований впервые смогли получить новые сверхтяжелые элементы. Это одно из важнейших открытий столетия — правда, пока не совсем понятен его практический смысл. Дело в том, что флеровий и ливерморий, как их назвали в 2012 году, могут существовать лишь долю секунды, и исследовать их свойства современными методами невозможно. Тем не менее уже сейчас ясно, что новые элементы могут изменить наши представления о ядерной физике.

Флеровий и ливерморий стали 114 и 116-м номерами в таблице Менделеева.

2016 год: открыта новая планета Солнечной системы (но это не точно)

Мы знаем о восьми планетах Солнечной системы: это Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. До 2006 года в список входил и Плутон, однако сейчас его считают карликовой планетой — такую категорию предложил Международный астрономический союз. Поиски девятой планеты продолжались, и в 2016 году астрофизик Константин Батыгин вместе со своим коллегой Майклом Брауном добились некоторых успехов.

Ученые опубликовали расчеты, согласно которым за Нептуном может находиться еще одна планета в 2–4 раза больше Земли. Они заметили, что орбиты небесных тел в этой области ведут себя так, словно на них воздействует гравитационная сила, исходящая от очень крупного объекта — планеты. Однако подтвердить расчеты пока не удалось. Даже самые мощные телескопы (один из них, к примеру, находится на Гавайях) позволили обнаружить лишь еще несколько небесных тел, на которые, судя по всему, влияет гравитация Девятой планеты — но ее саму так и не нашли.