Большие научные исследования хороши тем, что о них можно рассказывать бесконечно — они имеют долгую историю и почти никогда не имеют четко выраженного конца. Научные конкурсы, в свою очередь, привлекательны тем, что суть большого научного исследования нужно уместить в несколько предложений. Это, как правило, не удается, а значит, порождает споры, дискуссии, интерес к исследованиям и науке как таковой.
2 октября стартовала очередная Нобелевская неделя, когда Нобелевский комитет объявляет имена лауреатов самой престижной премии в 2017 году. Первыми были названы имена лауреатов в области физиологии и медицины, 3 октября объявили лауреатов в области физики, а 4 октября — химии. 5 и 6 октября объявляют лауреата в области литературы и лауреат премии мира. Премию по экономике памяти Альфреда Нобеля, учрежденную в 1969 Банком Швеции, присудят 9 октября.
Сегодня можно уже подводить некоторые итоги в области естественных наук.
ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ — ОКНО ВО ВСЕЛЕННУЮ
За создание детектора гравитационных волн и экспериментальное доказательство их существования Нобелевской премии по физике в 2017 году были удостоены американские физики Райнер Вайс (Rainer Weiss), Кип Торн (Kip S. Thorne) и Барри Бэрриш (Barry C. Barish).
Мы исследуем Вселенную преимущественно при помощи изучения электромагнитных волн. Этот метод имеет свои ограничения, связанные с особенностями их распространения. Чтобы расширить наши возможности, ученые давно пытаются использовать другие формы излучения — нейтрино и гравитационные волны. Именно за исследование этих «окон» во Вселенную присуждались Нобелевские премии в области физики в последние годы.
Существование гравитационных волн было предсказано Эйнштейном еще в 1915 году, исходя из общей теории относительности. Эти волны возникают в результате взаимодействия объектов очень большой массы, которые порождают возмущения пространства-времени, расходящиеся со скоростью света во все стороны. Сам Эйнштейн полагал, что гравитационная волна влияет на материю столь незначительно, что не может быть зафиксирована инструментально.
Действительно, сам эффект от гравитационной волны достаточно сложно зафиксировать, однако, могут быть зарегистрированы косвенные эффекты. В 1974 году американские астрофизики Джозеф Тейлор и Рассел Халс измерили излучение двойной звезды-пульсара PSR 1913+16 и доказали, что отклонение периода ее пульсации от расчётного объясняется потерей энергии, «унесенной» гравитационной волной. За это открытие в 1993 году им была присуждена Нобелевская премия в области физики.
И наконец, 14 сентября 2015 года лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория LIGO впервые напрямую зарегистрировала гравитационную волну. «День» писал об этом событии, как о революции в физике (материал «Гравитационные волны» на сайте издания).
На проверку результатов этого открытия ушло несколько месяцев, еще некоторое время потребовалось на осознание его значения. Кроме подтверждения существования гравитационных волн, было подтверждено существование класса черных дыр массой 20?60 солнечных, а также получено подтверждение возможности их слияния, которое и породило зарегистрированные волны.
Совершенно невероятной представляется инструментальная сторона открытия. Несмотря на огромную энергию гравитационной волны, ее амплитуда очень мала. Чтобы зарегистрировать волны такой амплитуды, потребовалась специальная методика, разработанная сегодняшними лауреатами.
При помощи этой методики и инструментов LIGO и VIRGO на сегодня зарегистрированы уже четыре гравитационные волны. Последняя — от взрыва нейтронной звезды.
Нобелевская премия закономерно увенчала 25-летний труд коллектива создателей детектора LIGO, который завершил 100-летнюю Одиссею идеи, сформулированной Эйнштейном о гравитационных волнах.
ТЕХНОЛОГИЯ ОТКРЫТИЙ: ВИЗУАЛИЗАЦИЯ БИОМОЛЕКУЛ И РЕВОЛЮЦИЯ РАЗРЕШЕНИЯ
Нобелевская премия в области химии в 2017 году была присуждена профессору Лозаннского университета в Швейцарии Жаку Дюбоше (Jacques Dubochet), профессору Колумбийского университета Йоахиму Франку (Joachim Frank) и исследователю из Кембриджа Ричарду Хендерсону (Richard Henderson) за «развитие криоэлектронной микроскопии для определения структуры молекул с высоким разрешением в растворе», в соответствии с формулировкой Нобелевского комитета.
Методы криоэлектронной микроскопии сыграли важную роль в работе нобелевских лауреатов прошлых лет. Например, такие исследования стали основой определения структуры рибосомы, за что была вручена премия по химии 2009 года.
Криоэлектронная микроскопия стала в последние годы важнейшим современным методом исследований в клеточной и молекулярной биологии и медицине. Этот метод в последние десятилетия позволил изучать молекулы биологического происхождения в растворах, что существенно расширило возможности биологов и биохимиков.
Криоэлектронная микроскопия позволяет изучать образцы, мгновенно «замороженные» при температуре жидкого азота. Образцы не требуют окрашивания или иной фиксации, а значит, структура вещества остается неизменной.
По утверждению Нобелевского комитета, этот метод «проложил биохимии путь в новую эру», эру качественно новых инструментов визуализации и революции разрешения приборов. Это привело к революции открытий в биохимии, как отметили в Нобелевском комитете.
ЗДОРОВЬЕ КАК СИНХРОНИЗИРОВАННАЯ ЦЕЛОСТНОСТЬ ЖИЗНЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
Лауреатами Нобелевской премии в области физиологии и медицины стали американские ученые Джеффри Холл (Jeffrey C. Hall), Майкл Росбаш (Michael Rosbash) и Майкл Янг (Michael W. Young). Таким образом, были отмечены их работы по изучению циркадных ритмов — циклических колебаний интенсивности различных биологических процессов, протекающих в организме в течение суток. Как сообщает Нобелевский комитет, ученым удалось «проникнуть внутрь наших биологических часов и пролить свет на внутренние процессы их работы».
Премия стала итогом более чем 30-летних исследований. Еще в 1984 исследователи выделили ген, связанный с контролем суточных ритмов у мух-дрозофил, известный как «period gene». Он кодирует особый белок (PER-protein), который накапливается в клетках в ночное время, а днем постепенно разрушается. Цикл занимает около 24 часов. В дальнейшем Майкл Янг обнаружил еще два гена, связанных с суточными колебаниями. Их назвали «timeless gene» и «doubletime gene». Оба кодируют протеины, необходимые для регуляции суточного цикла.
Циркадные ритмы присутствуют у множества живых организмов: от цианобактерий и грибов до растений и животных. Пример таких циклов у человека — цикл сна и бодрствования в течение суток. Известно, что человек долгое время может продолжать придерживаться привычных периодов сна даже в отсутствие внешних стимулов. Также циркадные ритмы связаны с пищевым поведением, температурой тела, выработкой различных гормонов и изменениями кровяного давления.
В своих исследованиях лауреаты 2017 года показали, как работают «внутренние часы» клеток живых организмов, как их работа связана с управлением такими функциями как сон, гормональный уровень, температура тела и обмен веществ, им удалось показать целостный механизм их действия. Как отмечает Нобелевский комитет, исследования показали наличие взаимосвязи между правильно функционирующим суточным ритмом организма и здоровьем человека.
Пожалуй, можно сказать, что Нобель-2017 в области естественных наук не принес сенсаций. Логика присуждения премий этого года вполне отвечает традиционной методологии науки. Во-первых, упорный систематический труд, основанный на интересной и обоснованной идее, приносит важный результат и будет вознагражден. Во-вторых, имеет особую важность и остается первоочередной задачей разработка методов и инструментов исследования. И наконец, роль сотрудничества, научного взаимодействия очень важна для результирующего успеха.
Пожалуй, можно сказать, что сегодня развивается отчетливо зафиксированная еще три года назад тенденция к выраженной технологичности и социальности исследований, отмечаемых премией.
Такую ориентацию, наверное, следует приветствовать. Ведь, если что-то и должно быть стабильным в нашем меняющемся мире, то пусть это будет методология научного познания.
P.S. «Нобелевская премия 2017 года с литературы присуждается Кадзуо Исигуро, который в своих романах большой эмоциональной силы раскрыл бездну под иллюзорным содержанием нашей связи с миром», — говорится в сообщении шведской Академии.
Исигуро награжден премией «Виттбред» за свой второй роман «Художник зыбкого мира» и Букеровской премией за «Остаток дня». Кроме того, «Когда мы были сиротами» и «Не отпускай меня» номинировались на Букеровскую премию, также его включили в список 100 лучших романов всех времен по версии журнала Time. В «Видавництві Старого Лева» вышел его роман «Не отпускай меня» в переводе Софии Андрухович.
