Нобель-2017. Стабільність розуму

Великі наукові дослідження гарні тим, що про них можна розповідати нескінченно — вони мають довгу історію і майже ніколи не мають чітко вираженого кінця. Наукові конкурси привабливі тим, що суть великого наукового дослідження потрібно вмістити в кілька речень. Це, як правило, не вдається, а значить, породжує суперечки, дискусії, інтерес до досліджень і науки як такої.

2 жовтня стартував черговий Нобелівський тиждень, коли Нобелівський комітет оголошує імена лауреатів найпрестижнішої премії у 2017 році. Першими були названі імена лауреатів в галузі фізіології і медицини, 3 жовтня оголосили лауреатів з фізики, а 4 жовтня — хімії. 5 і 6 жовтня оголошують лауреатів у галузі літератури і лауреата премії миру. Премію з економіки пам’яті Альфреда Нобеля, засновану 1969 Банком Швеції, присудять 9 жовтня.

Сьогодні можна вже підбити деякі підсумки в галузі природничих наук.

ГРАВІТАЦІЙНІ ХВИЛІ — ВІКНО У ВСЕСВІТ

За створення детектора гравітаційних хвиль і експериментальне підтвердження їхнього існування Нобелівську премію з фізики 2017-го присудили американським фізикам Райнеру Вайсу (Rainer Weiss), Кіпу Торну (Kip S. Thorne) і Баррі Беррішу (Barry C. Barish).

Ми досліджуємо Всесвіт переважно за допомогою вивчення електромагнітних хвиль. Цей метод має свої обмеження, пов’язані з особливостями їхнього поширення. Щоб розширити наші можливості, учені давно намагаються використовувати інші форми випромінювання — нейтрино і гравітаційні хвилі. Саме за дослідження цих «вікон» у Всесвіт присуджувалися Нобелівські премії в галузі фізики в останні роки.

Існування гравітаційних хвиль було передбачено Ейнштейном ще 1915 року, виходячи із загальної теорії відносності. Ці хвилі виникають у результаті взаємодії об’єктів дуже великої маси, що породжують збурення простору-часу, які розходяться зі швидкістю світла в усі сторони. Сам Ейнштейн вважав, що гравітаційна хвиля впливає на матерію настільки незначним чином, що не може бути зафіксована інструментально.

Сам ефект від гравітаційної хвилі доволі складно зафіксувати, проте можуть бути зареєстровані непрямі ефекти. 1974-го американські астрофізики Джозеф Тейлор і Рассел Халс виміряли випромінювання подвійної зірки-пульсара PSR 1913+16 та довели, що відхилення періоду її пульсації від розрахункового пояснюється втратою енергії, «унесеної» гравітаційною хвилею. За це відкриття 1993 року їм було присуджено Нобелівську премію в галузі фізики.

І нарешті, 14 вересня 2015 лазерно-інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія LIGO вперше безпосередньо зареєструвала гравітаційну хвилю. «День» писав про цю подію, як про революцію у фізиці (матеріал «Гравітаційні хвилі» на сайті видання).

На перевірку результатів цього відкриття пішло кілька місяців, ще деякий час знадобився на усвідомлення його значення. Крім підтвердження існування гравітаційних хвиль, було підтверджено існування класу чорних дір масою 20 — 60 сонячних, а також отримано підтвердження можливості їхнього злиття, яке і породило зареєстровані хвилі.

Абсолютно неймовірною видається інструментальна сторона відкриття. Незважаючи на величезну енергію гравітаційної хвилі, її амплітуда дуже мала. Щоб зареєструвати хвилі такої амплітуди потрібна була спеціальна методика, розроблена сьогоднішніми лауреатами.

За допомогою цієї методики та інструментів LIGO і VIRGO на сьогодні зареєстровано вже чотири гравітаційні хвилі. Остання — від вибуху нейтронної зірки.

Нобелівська премія закономірно увінчала 25-річну працю колективу творців детектора LIGO, який завершив 100-річну Одіссею ідеї, сформульованої Ейнштейном про гравітаційні хвилі.

ТЕХНОЛОГІЯ ВІДКРИТТІВ: ВІЗУАЛІЗАЦІЯ БІОМОЛЕКУЛ І РЕВОЛЮЦІЯ РОЗРІЗНЕННЯ

Нобелівську премію в галузі хімії 2017 року було присуджено професорові Лозаннського університету в Швейцарії Жаку Дюбоше (Jacques Dubochet), професору Колумбійського університету Йоахиму Франку (Joachim Frank) і досліднику з Кембриджа Річарду Хендерсону (Richard Henderson) за «розвиток кріоелектронної мікроскопії для визначення структури молекул з високою роздільною здатністю в розчині», відповідно до формулювання Нобелівського комітету.

Методи кріоелектронної мікроскопії відіграли важливу роль у роботі нобелівських лауреатів минулих років. Наприклад, ці методи стали підґрунтям визначення структури рибосоми, за яке було вручено премію з хімії 2009 року.

Кріоелектронна мікроскопія стала в останні роки найважливішим сучасним методом досліджень у клітинній і молекулярній біології та медицині. Цей метод в останні десятиліття дозволив вивчати молекули біологічного походження в розчинах з іншими показниками роздільної здатності, що істотно розширило можливості біологів і біохіміків.

Кріоелектронна мікроскопія дозволяє вивчати зразки, миттєво «заморожені» за температури рідкого азоту. Зразки не потребують фарбування чи іншої фіксації, а значить структура речовини залишається незмінною.

За твердженням Нобелівського комітету, цей метод «проклав біохімії шлях у нову еру», еру якісно нових інструментів візуалізації і революції розрізнення приладів. Це привело до революції відкриттів у біохімії, як відзначили в Нобелівському комітеті.

ЗДОРОВ’Я ЯК СИНХРОНІЗОВАНА ЦІЛІСНІСТЬ ЖИТТЄВИХ ПРОЦЕСІВ

Лауреатами Нобелівської премії в галузі фізіології і медицини стали американські учені Джеффрі Хол (Jeffrey C. Hall), Майкл Росбаш (Michael Rosbash) і Майкл Янг (Michael W. Young). Таким чином було відзначено їхні роботи з вивчення циркадних ритмів — циклічних коливань інтенсивності різних біологічних процесів, що протікають в організмі протягом доби. Як повідомляє Нобелівський комітет, ученим вдалося «проникнути всередину нашого біологічного годинника і пролити світло на внутрішні процеси його роботи».

Премія стала результатом більш ніж 30-річних досліджень. Ще 1984-го дослідники виділили ген, пов’язаний з контролем добових ритмів у мух-дрозофіл, відомий як «period gene». Він кодує особливий білок (PER-protein), який накопичується в клітинах уночі, а вдень поступово руйнується. Цей цикл триває близько 24 годин. Надалі Майкл Янг виявив ще два гени, пов’язаних з добовими коливаннями. Їх назвали «timeless gene» і «doubletime gene». Обидва кодують протеїни, необхідні для регуляції добового циклу.

Циркадні ритми присутні у безлічі живих організмів: від ціанобактерій і грибів до рослин і тварин. Приклад таких циклів у людини — цикл сну і неспання протягом доби. Відомо, що людина тривалий час може продовжувати дотримуватися звичних періодів сну навіть за відсутності зовнішніх стимулів. Також циркадні ритми пов’язані з харчовою поведінкою, температурою тіла, виробленням різних гормонів і змінами кров’яного тиску.

У своїх дослідженнях лауреати 2017 року показали, як працює «внутрішній годинник» клітин живих організмів, як його робота пов’язана з управлінням такими функціями як сон, гормональний рівень, температура тіла й обмін речовин, їм вдалося показати цілісний механізм його дії. Як зазначає Нобелівський комітет, дослідження показали наявність взаємозв’язку між добовим ритмом організму, який правильно функціонує, і здоров’ям людини.

Мабуть, можна сказати, що Нобель-2017 у галузі природничих наук не приніс сенсацій. Логіка присудження премій цього року цілком відповідає традиційній методології науки. По-перше, кропітка систематична праця, заснована на цікавій і обґрунтованій ідеї, приносить важливий результат і буде винагороджена. По-друге, має особливу важливість і залишається першочерговим завданням розробка методів та інструментів дослідження. І нарешті, роль співробітництва, наукової взаємодії є дуже важливою для результуючого успіху.

Певно, можна сказати, що сьогодні розвивається чітко зафіксована ще три роки тому тенденція до вираженої технологічності і соціальності досліджень, що відзначаються премією.

Таку орієнтацію, напевно, слід вітати. Адже, коли щось і має бути стабільним у нашому мінливому світі, то нехай це буде методологія наукового пізнання.

P.S. «Нобелівська премія 2017 року з літератури присуджується Кадзуо Ісігуро, який у своїх романах великої емоційної сили розкрив безодню під ілюзорним змістом нашого зв’язку зі світом», — йдеться в повідомленні шведської Академії.

Ісігуро нагороджений премією «Віттбред» за свій другий роман «Художник хиткого світу» і Букерівською премією за «Залишок дня». Крім того, «Коли ми були сиротами» і «Не відпускай мене» номінувалися на Букерівську премію, також його включили у список 100 найкращих романів усіх часів за версією журналу Time. У Видавництві Старого Лева вийшов його роман «Не відпускай мене» у перекладі Софії Андрухович.