На этой неделе фонд Wellcome Trust подвёл итоги ежегодного конкурса научной фотографии. В честь этого Look At Me вспоминает самые выдающиеся изображения в истории науки.
Снимок с лунной орбиты
МАЙКЛ КОЛЛИНС БЫЛ ЧЛЕНОМ МИССИИ «АПОЛЛОН 11», которая впервые высадилась на Луну. Космический корабль «Аполлон 11» состоял из посадочного модуля «Орёл» и орбитального «Колумбия». Пока Нил Армстронг и Базз Олдрин шагали по Луне, Коллинс оставался в полном одиночестве на лунной орбите в модуле «Колумбия» и так и не коснулся поверхности спутника Земли. Зато он сделал впечатляющие снимки того, как «Орёл» возвращается к «Колумбии» после высадки на Луне. В итоге эта фотография вошла в историю как изображение, на котором есть все люди Земли, и живые, и мёртвые. Даже те, кто ещё не родился, когда была сделана эта фотография, всё равно находятся на этом голубом шаре в виде атомов. Все-все, кроме самого фотографа — Майкла Коллинса.
«Хаббл-Дип-Филд»
«ХАББЛ-ДИП-ФИЛД» — это изображение небольшой области в созвездии Большая Медведица, которое было получено космическим телескопом «Хаббл» за 10 дней — с 18 по 28 декабря 1995 года. Снимаемая область равна примерно 1/28 000 000 площади небесной сферы, а всю картинку собрали из 342 отдельных снимков. После этого изображения глубокого космоса появилось ещё несколько даже более глубоких, например, Hubble Ultra Deep Field (2004) и Hubble Extreme Deep Field (2012). Но именно изображение «Хаббл-Дип-Филд» стало первой фотографией, наглядно показавшей реальный масштаб космоса. Все светящиеся объекты на снимке — это целые галактики, которых можно насчитать около 3000 — от ярко выраженных неправильных и спиральных на переднем плане до едва заметных, размером всего в несколько пикселей — на заднем. Этот снимок стал основой для более 400 исследований и статей.
Термоядерный реактор в действии
JOINT EUROPEAN TORUS (JET, дословный перевод — «Совместный Европейский Тор») — это европейская тороидальная камера; крупнейший в мире действующий экспериментальный термоядерный реактор, который удерживает плазму с помощью магнитного поля. На JET ищут, как провести управляемую термоядерную реакцию, которая в будущем может стать революционным и практически неисчерпаемым источником энергии. В эксперименте 1997 года на реакции дейтерий + тритий был поставлен мировой рекорд мощности управляемого термоядерного синтеза в 16 МВт. На этом изображении видна плазма внутри работающего JET.
Бледно-голубое пятнышко
PALE BLUE DOT («бледно-голубая точка») — знаменитая фотография Земли, сделанная зондом «Вояджер-1» с рекордного расстояния. Идея и название снимка принадлежат Карлу Сагану, который также написал одноимённую книгу в 1994 году.
ВЫДЕРЖКА ИЗ КНИГИ КАРЛА САГАНА: «Наша планета — одинокая песчинка, окутанная бесконечной тьмой космоса. Из этой тьмы — из этой бесконечности — нам неоткуда ждать помощи, некому спасти нас от самих себя. Сделать это должны мы сами. Кто-то сказал, что астрономия учит смирению — а я добавлю, что она воспитывает характер. Я считаю, что это изображение нашего крошечного мирка единственно верно показывает, как опасно человеческое тщеславие. Эта фотография подчёркивает, как важно научиться относиться друг к другу с добром и состраданием, как необходимо оберегать и заботиться об этой бледной голубой точке — единственном доме, который у нас есть».
Первый рентгеновский снимок
ВИЛЬГЕЛЬМ РЕНТГЕН СДЕЛАЛ ПЕРВЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ СНИМОК 22 ДЕКАБРЯ 1895 ГОДА — это был снимок кисти его жены Анны Берты, которая после этого воскликнула, что «увидела свою смерть». Вскоре о сенсационном открытии написали в венской газете Die Presse, а 23 января 1896 года на заседании научного общества состоялся официальный доклад. Там же был сделан снимок в Х-лучах кисти Альберта фон Кёлликера, председателя заседания. Он был так восхищён изобретением, что тут же предложил назвать лучи именем Рентгена. Немецкого учёного ждали самые радужные перспективы, но он оказался скромным человеком. Рентген отказался патентовать своё открытие и отвергнул дворянское звание, право на которое давал вручённый орден. Также он отказался возглавить кафедру физики Берлинского университета, журнал «Анналы физики и химии» и Имперский физико-технический институт в Бердине. На вручение Нобелевской премии он не приехал, а денежное вознаграждение лауреата он передал Вюрцбургскому университету.
Визуализация Вселенной Millennium
ТРЁХМЕРНАЯ МОДЕЛЬ ВСЕЛЕННОЙ MILLENNIUM отображает более 10 млрд частиц и позволяет проследить за распределением материи в кубической области Вселенной с шириной по одной из сторон в 2 млрд световых лет. Суперкомпьютер центра Общества Макса Планка в Гархинге (Германия) рассчитывал визуализацию дольше месяца. Каждая светящаяся точка на изображении — это целая галактика, и насчитать их можно около 20 млн. Также при желании здесь можно найти сверхмассивные чёрные дыры и квазары. Результаты проделанной работы в 2005 году опубликовал журнал Nature. Их до сих пор используют для сравнения с наблюдательными данными. Статья, в которой описаны результаты «Миллениума», получила около 2000 цитирований.
Послание инопланетному разуму
НА АМЕРИКАНСКИХ СПУТНИКАХ «ПИОНЕР 10» И «ПИОНЕР 11» установили анодированные пластинки из алюминиевого сплава с рисунком Карла Сагана. На рисунке была молекула водорода, фигуры мужчины и женщины на фоне контура аппарата, а также 15 расходящихся из единой точки линий, символизирующих пульсары. По этим линиям можно вычислить звезду, от которой прилетел аппарат (то есть Солнце) и время запуска (благодаря известному периоду пульсаров — рядом с 14 линиями нанесён двоичный код). Также на пластине изображена схема Солнечной системы и траектория аппарата относительно планет. Послание часто критиковали, так как многие символы на картинке внеземной разум может не понять. В частности, инопланетяне вряд ли догадаются, что значат квадратные скобки, в которые помещены двоичные числа, а также что подразумевается под стрелкой и жестом мужчины.
Чувствительный гомункулус
(человечек Пенфилда)
КАНАДСКИЙ НЕЙРОХИРУРГ УАЙЛЕР ПЕНФИЛД всю свою жизнь посвятил хирургическому лечению эпилепсии. Совместно с электрофизиологом Гербертом Джаспером он проводил операции на открытом головном мозге и использовал электрическую стимуляцию разных отделов. Методика позволяла более точно локализовать эпилептический очаг и разобраться, за что отвечают те или иные структуры мозга. Все данные, собранные за сотни операций, тщательно фиксировали, и к 1950 году хирург смог создать первую подробную функциональную карту коры мозга. Он обобщил основные моторные и сенсорные области коры и точно нанёс области, связанные с речью. В итоге получилась всем знакомая схема — человечек с огромным лицом и большой рукой. Непропорциональность фигуры объясняется тем, что у человека намного больше рецепторов осязания в коже кисти, а участки коры, связанные с рецепторами верхней конечности, намного больше участков, связанных с рецепторами нижней конечности. Эту проекцию можно до сих пор найти во всех учебниках анатомии.
Зарисовки клювов вьюрков
НА ГАЛАПАГОССКИХ ОСТРОВАХ, которые находятся в Тихом океане недалеко от экватора, водится множество вьюрков с клювами разных форм. Общий предок этих птиц случайно попал сюда из Южной Америки, а затем они эволюционировали на островах в полной изоляции. При этом вьюрки с разных островов не могли скрещиваться из-за большого расстояния между ними, поэтому на каждом острове, по сути, живёт отдельный вид. Популяции птиц питались неодинаково, из-за чего их клювы развились по-разному. Одни птицы, которые приспособились есть насекомых, имеют тонкие и острые клювы, а те, что ели орехи, получили крупные и крепкие клювы. Чарльз Дарвин, работая над книгой «Происхождение видов», описал 13 различных вьюрков, когда посещал Галапагосские острова. Именно эти зарисовки птиц сыграли ключевую роль в развитии теории эволюции.
Рисунок клетки Пуркинье
СХЕМАТИЧЕСКОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ КЛЕТКИ ПУРКИНЬЕ (нервной клетки в коре мозжечка) и гранулярных клеток в срезе мозгового вещества голубя. Его нарисовал известный нейробиолог и лауреат Нобелевской премии Сантьяго Рамон-и-Кахаль. Испанский врач заложил основы нейронной теории, установив, что нейроны различаются в анатомическом, генетическом, функциональном, трофическом, патологическом и поведенческом смысле. Учёный умел хорошо рисовать, и его схемы помогли доказать ключевые положения нейронной доктрины. Рамон-и-Кахаль установил, что нервные клетки — это независимые и непрерывные структуры, основные единицы нервной системы. Этот рисунок определил развитие исследований нервной системы и нейрофизиологии в целом.
Рентгеновский снимок ДНК
8 ФЕВРАЛЯ 1953 ГОДА ФРЕНСИС КРИК И ДЖЕЙМС УОТСОН УЗНАЛИ «СЕКРЕТ ЖИЗНИ». Открытие двуспиральной структуры ДНК произошло после того, как Морис Уилкинс тайно показал Уотсону и Крику рентгеновский снимок молекулы ДНК, сделанный его сотрудницей Розалинд Франклин. На этом снимке они увидели признаки спирали, после чего пошли в лабораторию, чтобы проверить это на объёмной модели. В лаборатории выяснилось, что мастерская не поставила необходимые для модели металлические пластины. Уотсон вырезал четыре вида макетов нуклеотидов из картона и стал раскладывать их на столе — и тут пазл сложился. Предложенная Уотсоном и Криком модель ДНК оказалась верной, и в 1962 году им вручили Нобелевскую премию. Среди лауреатов не было лишь скончавшейся к тому времени Розалинд Франклин, автора снимка.
Фотография девушки Lenna
В НАЧАЛЕ 1970-Х ИНЖЕНЕРЫ ИЗ УНИВЕРСИТЕТА ЮЖНОЙ КАЛИФОРНИИ ПОДЫСКИВАЛИ ТЕСТОВОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ, которое могло бы стать основой для стандартов JPEG и MPEG. Им надоели изображения с цветными прямоугольниками, и тут Уильям Прэтт предложил использовать фотографию модели Лены Содерберг из ноябрьского номера Playboy за 1972 год, на которой обнажённая девушка в шляпке стоит вполоборота к зеркалу. У снимка был подходящий фурье-спектр, нужное количество деталей и правильный баланс однотонных областей и текстур. Всё это оказалось удачным материалом для тестирования алгоритмов обработки изображений. Исследователям была нужна картинка 512х512 пикселей, так что они отсканировали лишь верхние 5 дюймов разворота журнала. В итоге изображение стало одним из наиболее часто используемых за всю историю информационных технологий и даже чем-то вроде Джоконды диджитал-эпохи. Lenna до сих пор используют в экспериментах с обработкой и сжатием изображений.
Снимки с поверхности Титана
В 1997 ГОДУ БЫЛ ЗАПУЩЕН АППАРАТ «КАССИНИ — ГЮЙГЕНС» (это был совместный проект NASA, ESA и ASI), ставший первым искусственным спутником Сатурна. Одной из главных задач миссии было изучить Титан — крупнейший спутник Сатурна и второй по величине спутник в Солнечной системе. В декабре 2004 года зонд «Гюйгенс» отделился от «Кассини», а 14 января 2005 года опустился на поверхность Титана, ставшего самым отдалённым от Земли небесным телом, на которое сел космический аппарат. Захватывающие снимки, сделанные в ходе спуска, показали сложный рельеф с руслами рек и «береговыми линиями». Также на них отчётливо видны круглые камни размером до 15 см со следами воздействия жидкости — точно такими же, как у привычной земной гальки. С помощью внешнего микрофона удалось даже сделать запись звука ветра на Титане. Правда, атмосфера у его поверхности на 98% состоит из азота, а реки и озёра отличаются от земных тем, что состоят не из воды, а из жидкого метана.
