Астрофизики накопили данные множества наблюдений, которые трудно объяснить, прибегая к понятию темной материи. Пришло время задуматься: быть может, гравитация устроена сложнее, чем учил нас Эйнштейн? Чтобы объяснить, как звезды обращаются в галактиках, а галактики — в галактических скоплениях, ученые долгое время предполагали, что некие невидимые частицы темной материи, возможно, сопутствуют обычной материи во Вселенной. Альтернативная идея, что никакой дополнительной материи не существует и что наши уравнения гравитации нуждаются в уточнении, привлекла к себе намного меньшее внимание. Однако многочисленные эксперименты не смогли обнаружить частицы темной материи, и возможность того, что теория гравитации нуждается в обновлении, сохраняется. К тому же в последнее время некоторые астрофизические данные, такие как недавние наблюдения гравитации в галактиках, говорят в пользу модифицированных теорий гравитации, а не темной материи. Пришло время физикам забыть о своих предрассудках и заново проверить эту теорию-аутсайдера.

Что есть пространство-время? Джордж Массер. Физики считают, что на самых мельчайших шкалах пространство происходит из квантов. На что же похожи эти кирпичики мироздания? Что такое темная материя? Лиза Рэндалл. Пронизывающая Вселенную неуловимая субстанция повсеместно оказывает наблюдаемое гравитационное влияние, но сама по себе ускользает от прямого обнаружения. Что такое сознание? Кристоф Кох. Ученые приступили к решению проблемы, которая давно интересует философов. Как зародилась жизнь? Джек Шостак. Для того чтобы разобраться в происхождении жизни, нужны тончайшие эксперименты и крупномасштабные наблюдения. Где пределы манипулирования природой? Нил Сэвидж. Проникнув в квантовый мир, ученые надеются заполучить новые рычаги управления материей и энергией Как много мы можем знать? Марсело Глейзер. Пределы досягаемости научного метода обусловлены ограничениями наших инструментов и имманентной непостижимостью некоторых из самых глубоких тайн природы.

Ветер и солнце не станут главными источниками энергии, пока не будет сконструирована национальная магистральная электросеть на основе местных ежедневных данных о погоде. Модели, в которых используются подробные метеоданные, могут помочь оптимизировать размещение возобновляемых источников энергии и ЛЭП постоянного тока, их объединяющих. На одной из моделей снабжение электроэнергией страны от возобновляемых источников достигает 67%. Но сопротивление, оказываемое властями штатов и энергетическими компаниями прокладке длинных линий постоянного тока, подавляет строительство адаптивных сетей на базе метеоданных.

По имеющимся оценкам, экспрессия более 80% генов млекопитающих имеет циклический характер, что указывает на наличие временнóго аспекта в биологии в целом. Роль временнóго фактора для медицины становится все более очевидной. 56 из 100 с лишним наиболее часто употребляемых лекарств нацелены на белки, синтез которых имеет циклический характер. Это означает, что принимать такие лекарства следует в определенное время суток. Новое научное направление, хрономедицина, апробирует таймированное лечение таких заболеваний, как рак и ревматоидный артрит, чтобы максимизировать безопасность и эффективность терапии. Персонифицированный мониторинг циркадных ритмов позволит определить оптимальное для приема лекарственных средств время. К сожалению, хрономедицина пока не нашла широкого клинического применения.

Когда-то астрономы считали, что Солнце — ничем не примечательная звезда с заурядной историей. Однако в последнее время ученые обнаружили, что у Солнца были «мать», «тети» и «дяди» — а также целое семейство «сестер». Возможно даже, что оно украло планету у одного из своих родственников. Не исключено, что его генеалогическое древо продолжает расти. Астрономы обнаружили, что когда звезды солнечного типа умирают, у них есть шанс «родить» новые звезды.

Микро и макромир не перетекают друг в друга плавно: первым управляет вероятностная природа квантовой механики, в то время как второй демонстрирует более логичные «классические» правила. Физики давно зашли в тупик, пытаясь ответить на вопрос, где заканчивается одно царство и начинается другое, но предстоящие эксперименты вселяют надежду, что удастся подвергнуть проверке различные теории. Одна такая возможность, получившая название непрерывной спонтанной локализации, предполагает, что квантовые вероятности случайным образом редуцируют в классические детерминанты. Если это справедливо, коллапсы вызывают море фоновых колебаний во Вселенной, которые можно зарегистрировать экспериментально.

Спрос на определенные металлы быстро растет. Некоторые экономически выгодные месторождения на суше истощаются, и поэтому страны и компании могут предпочесть добычу в глубоководных районах океана. Никель, медь и кобальт в избытке содержатся в конкрециях величиной с кулак, которыми усыпаны различные участки дна океана на глубине больше 4 тыс. м. Машины будут собирать конкреции, поднимая облака из донных отложений океана. Обрабатывающие суда будут сбрасывать остатки осадочных пород в океан. Но добыча полезных ископаемых на суше тоже влияет на окружающую среду. Поиск способов минимизации последствий мог бы привести к установлению разумных правил, когда от разведки месторождений перейдут к промышленной разработке.

В городах США все чаще встречаются гепатит А, болезнь легионеров и другие заболевания, вызываемые вирусами, бактериями или паразитами. Инфекционные заболевания, считавшиеся ранее искорененными, возвращаются. Причина тому — усиление экономического неравенства и особенности городской инфраструктуры и планировки зданий, способствующие распространению микробов. Риску подвергаются не только бедные, но и вполне обеспеченные слои населения: отличное здоровье и материальное благополучие — не преграда на пути распространения инфекций.

С помощью нейровизуализации можно подобрать наилучший способ лечения депрессии и даже перестроить образование. Психические заболевания пока лечат недостаточно эффективно. Существующие на сегодня лекарства и методы психотерапии помогают одним пациентам, но не помогают другим. Медикам нужно уметь лучше подбирать индивидуальное лечение. Методы нейровизуализации могли бы предсказать, кому будет полезен тот или иной способ лечения. Возможно, однажды врачи будут способны определять по различиям в нейронной активности, какой способ лечения депрессии наиболее эффективен для данного пациента или кто из бывших алкоголиков вернется к вредной привычке. Такое же диагностическое оборудование поможет учителям и школьникам. Например, одна из разновидностей МРТ уже может лучше стандартных тестов предсказывать, у каких детей с дислексией ожидается прогресс в чтении.

Согласно результатам эволюционных исследований, генетические изменения, которые обусловливают метастазирование опухолей, происходят на самых ранних этапах их развития. Этот факт заставляет по-новому подойти к тактике лечения больных. Построение эволюционных деревьев позволяет проследить историю прогрессирования рака, а также понять, как соотносятся между собой раковые клетки разных тканей.

Ранние мутации в определенных генах-драйверах, по-видимому, отвечают за образование как первичной, так и вторичных опухолей. Противораковая терапия, нацеленная на гены-драйверы, мутировавшие на самых ранних стадиях патологического процесса, наиболее эффективна. В будущем построение эволюционных деревьев мутаций пациентов поможет выработать тактику лечения больных, у которых развилась резистентность к терапии.