Rok 2011: Šest oblastí, v nichž vědci čekají pokrok

Josef Tuček  |  Věda
Ilustrační foto (Foto: Shutterstock)

Ve kterých oblastech vědy se v roce 2011 dá očekávat významný pokrok? Ve vědě se dá jen obtížně něco předpovídat, nicméně na prognózu si přesto troufla redakce Science – jednoho z nejuznávanějších světových odborných časopisů, v němž publikují své výsledky nejúspěšnější vědci. A co Science předpovídá?

1. Zapalovač vyzkouší cestu k nové energii

Americké výzkumné zařízení nazvané National Ignition Facility (volně přeloženo Národní zapalovač) je soustava 192 laserů uvedená do provozu v roce 2009. Má za cíl zjistit, jestli se dá pomocí laserů „zapálit“ fúzní reakce. Letos se proto budou všechny zdejší laserové paprsky zaměřovat na terč o velikosti zrnka pepře obsahující zmrazené vodíkové izotopy deuterium a tritium. Lasery sem vnesou energii, která vytvoří teplotu sto milionů stupňů Celsia.

Trubice, které vedou laserové paprsky v americkém „Národním zapalovači“ (Foto: National Ignition Facility)
Trubice, které vedou laserové paprsky v americkém „Národním zapalovači“ (Foto: National Ignition Facility)

Vědci předpokládají, že v těchto podmínkách se vodíková jádra začnou slučovat na helium a uvolňovat energii. V průběhu příštích měsíců by se proto – soudí Science – mělo ukázat, jestli se tak opravdu dá „zažehnout“ fúzní reakce, která vydá více energie, než spotřebuje. Od „ochočení“ jaderné fúze, jež přirozeně probíhá ve Slunci a dalších hvězdách, si vědci už několik desetiletí slibují, že přinese prakticky nevyčerpatelný energetický zdroj pro lidstvo.

Také čeští vědci mají ve výzkumu jaderné fúze zapálené laserem své želízko v ohni. V Evropě se chystá stavba mezinárodního vysoce energetického laseru nazvaného HiPER, který se bude rovněž zabývat fúzními reakcemi. A na českém území vznikne mezinárodní laser ELI, na němž bude možné předpřipravit některé pokusy pro HiPER. Jinou variantou, jak spustit fúzní reakci na Zemi, je „rozběhnout“ vodíkové atomy v magnetickém poli, až se jejich jádra začnou ve velké rychlosti srážet a uvolňovat energii. To by se mělo v příštích letech vyzkoušet ve velkém mezinárodním fúzním reaktoru ITER, který se staví ve Francii. Čeští fyzikové provozují vlastní, podstatně menší fúzní reaktor a budou na něm připravovat experimenty pro ITER.

2. Proč existuje náš vesmír

S dalšími výsledky má letos přijít Velký hadronový urychlovač, největší experimentální přístroj na světě, jehož vybudování stálo tři miliardy eur. Patří Evropské laboratoři pro fyziku částic CERN v Ženevě a na výzkumech v něm se podílí osm tisíc fyziků z celého světa, včetně českých. Tvoří jej 27 kilometrů dlouhý podzemní okruh ležící poblíž Ženevy pod hranicí Francie a Švýcarska. V něm se mohou srážet částice – nyní to jsou protony, které patří do fyzikální kategorie hadronů. Redakce Science předpokládá, že letos by mohli vědci díky pokusům v urychlovači lépe pochopit asymetrii mezi hmotou a antihmotou, která se projevuje u elementárních částic.

Počítačový záznam srážky dvou protonů z atomu olova ve Velkém hadronovém urychlovači (Foto: CERN)
Počítačový záznam srážky dvou protonů z atomu olova ve Velkém hadronovém urychlovači (Foto: CERN)

Tato skutečnost je důležitá už od zrodu vesmíru – tehdy vznikla hmota a současně antihmota. Ty se při vzájemném setkání zničí a zbude po nich jen záření. Naštěstí však vznikly nevyváženě, hmoty je o něco více, a tak může náš svět existovat. Některé zákonitosti nevyvážené symetrie mezi hmotou a antihmotou už vědci znají, další by měli odhalit letos právě díky pokusům ve Velkém hadronovém urychlovači. Roli zde hrají zřejmě dosud neznámé částice, o nichž Science předpokládá, že alespoň některé by mohly být v tunelu u Ženevy objeveny.

3. Geny poznávané jako na běžícím pásu

Zrychlování a zlevňování technik poznávání genů rostlin i živočichů umožňuje vědcům stále lépe rozumět dědičným vlastnostem zakódovaným v DNA. Redakce Science sází na to, že rozpoznávání genů bude pokračovat s rostoucí intenzitou. Předpokládá, že vědci právě letos začnou hlouběji poznávat, které genetické vlastnosti přispívají k adaptaci organismů na okolní prostředí neboli které jsou potřebné k tomu, aby se živým tvorům ve světě dařilo, a které je naopak v rozvoji brzdí, nebo dokonce vedou k jejich předčasnému zániku. Takové poznatky by měly v budoucnu najít široké využití, od pochopení obecných ekologických souvislostí až po diagnostiku konkrétních chorob.

4. Lepší kladivo na viry

Protilátky – tedy bílkoviny v imunitním systému, které v těle vyhledávají a zneškodňují cizorodé objekty – většinou účinkují proti jednomu typu virů. V menší míře však existují také univerzálnější obranné elementy, říká se jim široce neutralizující protilátky (bNAb), které zasahují větší škálu virových variant. V poslední době se vědcům daří získávat nové poznatky o těchto všestranněji zaměřených protilátkách. Medicínští badatelé vyvinuli i strategii očkování zvířat proti chřipce, které vybuzuje právě široce neutralizující protilátky. Dostávají se tak blíže k jejich detailnějšímu poznání. V letošním roce – doufá Science – vědci vytipují vhodné části virů, z nichž by se daly vyrábět účinnější očkovací látky, protože navedou imunitní systém k tomu, aby vytvářel vhodné a účinné protilátky bNAb.

5. Baterie pro elektromobily se vylepší

Zájem o elektromobily ve světě roste. Časopis Science však předpokládá, že v letošním roce budou hrát prim hybridní automobily, ovšem schopné nabíjet se z běžné elektrické zásuvky. Hybridní automobily mají dva motory, spalovací a elektrický, které se navzájem doplňují. Spalovací motor pracuje v takovém režimu, aby co nejlépe využil energii z pohonných hmot. Třeba při rovnoměrné jízdě po dálnici se více zatíží a přebytečnou energii ukládá do baterií, z nichž pak čerpá elektromotor. Do baterií směřuje také energie z brzdění, která u běžných automobilů jen zbůhdarma zahřívá okolní vzduch.

Vozidel, která se nabíjejí ze zásuvky, přibývá. Brzy k nim mají patřit i ta hybridní auta, jež elektřinu pro svůj elektromotor získávají z přebytků výkonu spalovacího motoru (Foto: Peugeot)
Vozidel, která se nabíjejí ze zásuvky, přibývá. Brzy k nim mají patřit i ta hybridní auta, jež elektřinu pro svůj elektromotor získávají z přebytků výkonu spalovacího motoru (Foto: Peugeot)

Neustálé přepínání mezi oběma motory řídí palubní počítač, řidič o něm ani nemusí vědět. Hybridní vozy mají nižší spotřebu paliva a menší emise. Obvykle se však nedobíjejí ze sítě. Nyní se však začínají objevovat hybridy, které si mohou baterie dobíjet z běžné zásuvky, jako „čistokrevné“ elektromobily. Tím se zvyšuje jejich dojezd i využití elektřiny pro jízdu. Časopis Science odhaduje, že právě rozvojem hybridů nabíjených ze sítě na trhu vzroste poptávka po bateriích, které jsou lehčí a dá se v nich skladovat více elektřiny. To by mělo podnítit investice do nových výzkumů a vylepšování baterií, snad ještě letos.

6. Vzniká vakcína proti malárii

Vědci se nemohou dočkat výsledků zkoušek vakcíny proti malárii. Do studie je zapojeno 16 tisíc dětí v sedmi afrických zemích a výsledky týkající se poloviny z nich by měly být známy letos. Vakcína označovaná jako RTS,S/AS01 by mohla mít podle předchozích testů účinnost asi 50 procent, což na první pohled nevypadá nijak skvěle, ale reálně by mohla zachránit statisíce životů. Malárii způsobuje drobný cizopasník, kterého přenášejí komáři. Nemoc ročně zabíjí až tři miliony lidí, většinou dětí v subsaharské Africe. Očkování proti ní zatím neexistuje. Cestovatelé v zemích ohrožených malárií každodenně užívají léky, které mají zabránit nákaze. Místní lidé si je však obvykle nemohou dovolit.

Ilustrační foto (Foto: Shutterstock)

Nejúčinnější i nejlevnější obranou proti nakažlivým nemocem bývá očkování. Vědci se už desítky let marně snaží vytvořit vakcínu proti malárii, teď jsou konečně blízko. Časopis Science předpokládá, že pokud budou výsledky zkoušek nové vakcíny úspěšné, může se dostat do výroby velmi rychle. Faktem však zůstává, že se výsledky testů dají jen obtížně odhadovat. I když první pokusy ukazují, že nový medikament pomáhá laboratorním zvířatům či omezenému počtu lidí, pozdější ověřování může ukázat nečekané problémy.


Jak úspěšné bývají předpovědi vývoje vědy? Pohled na čtrnáct let starou prognózu.

Vědecký časopis Science si troufl předpovědět vědecké pokroky pouze na rok dopředu. Ale jak dopadají předpovědi dlouhodobější? V roce 1997 sestavila redakce amerického časopisu Time z několika hodnověrných zdrojů prognózu, na jaké vědecké nebo technické vymoženosti a od kterého roku se můžeme těšit. Podívejme se na osud některých z nich s odstupem pouhých několika roků.

1999

Předpověď: Do běžného užívání se dostávají antikoncepční pilulky či injekce pro muže.

Realita: Dosud se nestalo. Podle izraelské univerzity Bar-Ilan se nezdá, že by jednoduché pilulky či injekce mohly být v lékárnách dříve než v roce 2015.

2001

Předpověď: Jednometrová plochá obrazovka na zdi nejen ukazuje televizní programy nebo videozáznamy, ale při vypnutí se na ní objeví umělecký obraz.

Realita: Povedlo se s malým zpožděním.

2005

Předpověď: Na trh se dostanou videopohlednice – malinké obrazovky podobné pohlednicím, na nichž si příjemce prohlédne třeba desetisekundový videozáznam z dovolené i se zvukem.

Realita: Videopohlednice nikdo nepotřebuje, místo nich se posílají videa prostřednictvím mobilního telefonu.

Předpověď: Kontaktní čočky napojené na internet umožní číst došlou elektronickou poštu nebo si prohlížet texty na internetu, aniž by člověk otevřel oči.

Realita: Nestalo se, ještě si musíme počkat.

2007

Předpověď: Počítač v automobilu, napojený na družice, okamžitě ukáže řidiči jeho polohu i nejlepší cestu k cíli.

Realita: Navigace GPS se používá už na přelomu století.

2010

Předpověď: Roboti, kteří rozeznávají hlas svého pána, se starají o domácnost.

Realita: Nestalo se.

2015

Předpověď: Lékaři znají genetické příčiny všech chorob.

Realita: Vědci na tom pracují, ale málokdo věří, že to stihnou do roku 2015.

2016

Předpověď: Holografický telefon ukazuje obraz volané osoby v životní velikosti.

Realita: Takový telefon sice japonští vědci vyvinuli už v roce 2004, ale v praxi o něj není zájem.

2017

Předpověď: Lidé přistávají na Marsu a první kolonii zde budují v roce 2044.

Realita: Podle dnešních plánů astronauti nepoletí na Mars dříve než v roce 2030.

2025

Předpověď: Počítače napojené přímo na lidský mozek reagují na myšlenky, takže je člověk nemusí ani vyslovit.

Realita: Senzory umístěné na hlavě už umožňují třeba ovládat kurzor počítače. Čtení myšlenek však zůstává hodně vzdálenou vizí.

2030

Předpověď: Objeví se funkční umělé oči.

Realita: Pokusy probíhají – kamera v brýlích nevidomého snímá obraz a kapesní počítač posílá signál do mozku, ale obraz je zatím velmi špatný.

2040

Předpověď: Jaderná fúze je použita pro výrobu elektřiny.

Realita: Ještě není jisté, jestli a kdy takto půjde vyrábět elektřinu i na komerční bázi.

2044

Předpověď: Roboti mikroskopických rozměrů, kteří dokážou i sami vyrábět své nástupce.

Realita: Vývoj k tomu směřuje a možná bude ještě rychlejší.

Článek vyšel v časopisu E15

Nejčtenější