Нобель-2013: наступление физиков

Полный захват физикой всех остальных наук — вот что продемонстрировал в этом году Нобелевский комитет. Помимо собственно премии по физике премия по химии досталась ученым, совместившим квантовые и классические подходы в компьютерном моделировании, а премия по биологии, по крайней мере частично, присуждена за физические принципы клеточного транспорта. Кроме того, как обычно, невнятные премии по литературе и миротворчеству подтверждают победу физики над лирикой. Физики выигрывают заслуженно: их собственная награда, за поле Хиггса и соответствующий бозон, досталась им труднее, чем кому бы то ни было, ее добывали буквально всей планетой. Поздравляем!

Физиология и медицина: эмиграция веществ

Кому 

Джеймс Ротман. Родился в 1950 году, гражданство — США, работает в Йельском университете.

Рэнди Шекман. Родился в 1948 году, гражданство — США, работает в Калифорнийском университете в Беркли, Медицинском институте Говарда Хьюза (США).

Томас Зюдхоф. Родился в 1955 году, гражданство — Германия, США, работает в Стэнфордском университете, Медицинском институте Говарда Хьюза (США).

За что

«За открытие механизмов везикулярного транспорта, главной транспортной системы в наших клетках».

Как живая клетка транспортирует нужные вещества в нужное место в нужное время? Этот вопрос решили лауреаты премии 2013 года.

Ну, например, вы объелись и вам нехорошо. В этот несчастливый момент поджелудочная железа впрыскивает в кровь гормон инсулин, который отрегулирует содержание глюкозы. Для такого действия гормон нужно синтезировать внутри клетки, доставить его к мембране и собственно выбросить наружу.

Веществ, которые нужно выбрасывать  наружу, огромное количество, они и объединяют разрозненные клетки в одно целое. И всякая приличная клетка должна уметь их выделять. В общем виде процесс следующий: в клеточном органе под названием аппарат Гольджи образуются пузырьки, внутрь которых закачиваются нужные молекулы, затем пузырьки двигаются к мембране, сливаются с ней и распахиваются наружу, как застежка-молния. Содержимое вываливается из клетки.

Рэнди Шекман разобрался с первым пунктом этой задачи: какие гены управляют транспортной системой. В 70-е годы прошлого века он экспериментировал с клетками дрожжей: нашел мутантов, которые не умеют выделять наружу ферменты, потом нашел, какие гены сломаны, и доказал, что именно эти сломанные гены и отвечают за транспорт. Обычная практика в молекулярной биологии — сломать, чтобы посмотреть, как работает. Много капал в пробирки. Утомительная методичная работа.

Джеймс Ротман разобрался с белками — выделил те из них, которые делают транспортные пузырьки, и те, которые тащат их к мембране. И еще те, которые сидят на мембране и выполняют роль стыковочных узлов. Охарактеризовал их и показал, что именно они контролируются генами, которые нашел Шекман. Много капал в пробирки.

Томас Зюдхоф интересовался тем, как нервные клетки общаются между собой, что составляет процесс мышления. До него уже было известно, что в промежутках между двумя нейронами электрический сигнал переходит в химический — одна клетка выбрасывает вещество-посредник, другая его получает. Сами вещества до момента сигнала находятся в тех же пузырьках. Зюдоф разобрался, что пузырек сливается с мембраной и распахивает свою застежку тогда, когда на него действуют ионы кальция. Много капал в пробирки.

Результатом многочисленных пробирок стали графики и цифры. Результатом графиков — наглядные картинки: вот пузырьки, вот аппарат Гольджи, вот мембрана, вот молекулы — они выбрасываются наружу. Молекулярная биология прекрасна своей наглядностью.

Что нам за это будет

Лекарства. От сахарного диабета и эпилепсии, нейротоксинов, бесплодия и так далее.

Цитата

«Когда я был деканом факультета биохимии (в Беркли. — «РР»), я принимал на работу двух доцентов, которые переезжали к нам из Массачусетского технологического института и были очень озабочены местом для парковки. Тогда я пообещал им в формальном приглашении, что у них не только будет место, но им выделят это место бесплатно — если они получат Нобелевскую премию. Они утверждают, что это и решило сделку» — Рэнди Шекман, интервью для Нобелевского комитета.

Премия мира: химия и жизнь

Кому

Организации по запрещению химического оружия. Создана 29 апреля 1997 года во исполнение Конвенции ООН о запрещении химического оружия. Ее членами автоматически стали все 189 стран, подписавших Конвенцию.

За что

«За огромные усилия по уничтожению химического оружия»

Решение Норвежского Нобелевского комитета в этом году откровенно удивило. Европейские газеты соревнуются в гневно-ироничных отповедях по поводу того, что премия досталась не трогательной шестнадцатилетней пакистанке Малале Юсуфзай, прославившейся на весь мир борьбой за права девушек на образование. 

Заокеанские СМИ тем временем рассуждают о том, не выразили ли таким образом норвежцы поддержку Бараку Обаме, который заставил Сирию поставить химоружие под международный контроль. Хотя вообще-то американский президент — сам лауреат премии мира — только что чуть не устроил на Ближнем Востоке очередную войну.

Все вместе задаются вопросом, почему второй год подряд Нобелевку получает организация, а не отдельный человек — не обеднела ли земля борцами за мир? Хотя вообще-то подобное практиковалось буквально с первых лет вручения премии, а, например, в 60-е годы организации получали награды в половине случаев. Бывали же годы, и немало, когда премию мира не давали вовсе — и ничего: ни премия, ни мир не рухнули.

За всеми этими, прямо скажем, досужими рассуждениями явственно прослеживается один вопрос по существу: а что, собственно, можно сказать о триумфаторах — Организации по запрещению химического оружия (ОЗХО)? Выясняется, что особенно-то и нечего.

Очевидно, что в многостраничный список номинантов — в этом году их число достигло рекордных 259 — попала, так сказать, по разнарядке. Список составляется до 1 февраля, кто-то — вероятно, не в первый раз — внес в него ОЗХО, и если бы не последние события в Сирии, там бы она и осталась. Непосредственный повод, таким образом, — изучение и уничтожение экспертами организации сирийской боевой химии. Предполагается, что буквально до конца месяца они уничтожат все четыре объекта по производству химического оружия в этой стране.

За предыдущие шестнадцать лет работы ОЗХО никогда не привлекала к себе такого внимания. Ни скандалов, ни загадок. Разве что — какая седьмая страна, кроме США, России, Индии, Албании, Ирака и Ливии, признала у себя наличие химического оружия, но пожелала остаться неназванной? Говорят, Южная Корея, но есть и другие версии…

Пятьсот сотрудников ОЗХО во исполнение Конвенции ООН о запрещении химического оружия уничтожили 58 тыс. тонн боеприпасов, что составляет чуть менее 82% всего мирового арсенала, по данным той же организации. Это немало, и нельзя не отдать должное профессионализму и человеческой смелости сотрудников ОЗХО. Правда, происходит все это по доброй воле стран — обладательниц химических запасов, а нобиляты выступают, по сути, в роли нанятых уборщиков.

Наиболее точно всю двусмысленность ситуации выразил бывший министр иностранных дел Великобритании Дэвид Милибанд: «Конечно, я с огромным уважением отношусь к деятельности ОЗХО. Но, согласитесь, есть некоторая ирония в том, что премию организации, которая призвана бороться с химическим оружием, вручают именно в тот год, когда Башар Асад показал, что оно по-прежнему существует и вполне себе применяется».

Что нам с этого будет

На некоторое время к химическому оружию будет приковано самое пристальное внимание и мир станет немного безопаснее. До тех пор, пока очередной диктатор или его фанатичная оппозиция не решат применить оружие биологическое.

Цитата

«Более 16 лет мы делаем то, чего от нас ждут. И отдаем себе отчет в том, что наша работа, пусть даже о ней нечасто говорят, действительно способствует торжеству мира во всем мире. Недавно мы оказались на передовой, о деятельности организации узнало все мировое сообщество» (Ахмет Узюмджю, генеральный директор ОЗХО, из интервью в связи с присуждением Нобелевской премии мира).

Химия: компьютер вместе с колбой

Кому

Мартин Карплюс: родился в 1930 году, гражданство — Австрия и США, работает в Гарварде (США) и Страсбургском университете (Франция).

Майкл Левитт: родился в 1947 году, гражданство — США, Великобритания и Израиль, работает в Стэнфордском университете (США).

Ари Уоршел: родился в 1940 году, гражданство — США и Израиль, работает в Университете Южной Калифорнии (США).

За что

«За развитие многомасштабного моделирования для сложных химических систем»

Если бы существовала нобелевская номинация «Компьютерные науки», то нынешние лауреаты получили бы премию именно в ней. Однако во времена Нобеля компьютеры еще не получили должного признания, поэтому такой номинации нет. И Карплюс, Левитт и Уоршел получили премию по химии, поскольку написали свои программы для исследования свойств молекул и химических реакций.

В наше время продвинутые химики проводят много времени не у лабораторного стола, а перед монитором. Дело в том, что нюансы химических реакций не всегда можно успеть зафиксировать, настолько быстро они протекают. Любой фермент устроен так, что в нем можно выделить небольшой каталитический центр, где, собственно, и идет реакция, и все остальное — так сказать, несущую конструкцию.

По мере того как биохимики все больше узнавали о тонкостях работы центра, им приходилось изучать уже даже не атомы, из которых состоит молекула, а электроны и протоны, из которых состоят атомы. И здесь возникла проблема: электроны и протоны, а также их многочисленные перескакивания с одного атома на другой в процессе деятельности фермента лучше всего описываются квантовой физикой. При этом в одном ферменте их так много, что никакой компьютер не в состоянии обсчитать все происходящее. Однако его мощности вполне хватит, если использовать уравнения классической физики, вот только тонкую модель в этом случае не построишь!

И вот смотрят ученые на какой-нибудь лизоцим, расщепляющий пептидогликан, видят начало реакции, ее конец, даже кое-какие промежуточные стадии, а полного понимания процесса нет… И тут им на помощь приходят нынешние лауреаты, предложившие простую вещь — мысленно разделить огромную молекулу на части, моделируемые согласно квантовой физике, и те, что моделируются классически. Посчитали, проверили экспериментально, сходится ли, — все сошлось.

Что нам за это будет

Первые работы были написаны лауреатами еще в начале 70-х годов прошлого века, и с тех пор любая компьютерная модель в биохимии строится на их алгоритмах. Кроме того, их используют в программах для расшифровки рентгенограмм белков и данных спектроскопии ядерного магнитного резонанса. Сейчас выяснилось, что с помощью тех же программ можно конструировать солнечные батареи, разрабатывать лекарства и синтезировать правильные катализаторы для автомобильных глушителей.

Цитата

«Я помешан на компьютерах (в оригинале: I am a computer geek. — «РР»). Это не значит, что я стал вычислительным химиком, чтобы поиграть с компьютером, но большая часть любой творческой активности в том, чтобы чувствовать, что ты играешь. Вся наука движется страстью: ты должен чувствовать, что просто обязан делать это. Тебе должно быть дело до тех вещей, до которых другим дела нет» — из интервью Майкла Левитта агентству Reuters.

Литература: два шведских послания

Кому

Элис Энн Манро. Родилась в 1931 году в канадской провинции Онтарио, там же училась, там же и живет. Гражданка Канады.

За что

«За то, что является мастером современного рассказа».

Предсказать присуждение Нобелевской премии по литературе канадской писательнице Элис Энн Манро было несложно. Канада никогда Нобелевку не получала, женщины не получали ее больше трех лет, Манро — автор заслуженный, в багаже у нее британский «Букер» и три главных национальных премии Governor General’s Awards.

Так что же получается, шведским академикам важен не талант автора, а исключительно конъюнктурные соображения? В общем, да, и это прекрасно. Талант — понятие относительное. Кто талантливей — Достоевский или Толстой, Апдайк или Воннегут, Флобер или Стендаль? Какие тут могут быть точные критерии? Ну, кроме вкуса, который у каждого свой. Тринадцать лет я внимательно слежу за решениями нобелевского жюри. С какими-то я согласен, с какими-то нет, но логика там, безусловно, есть. И, по моим представлениям, она выглядит так.

«Ребята, — как бы говорят нам шведские академики, — в мире есть много прекрасных книг и прекрасных литератур. Мы долго смотрели на карту мира и в этом году решили обратить ваше внимание на канадскую литературу. Она есть. Вот не британская, не американская, а именно канадская». В прошлом году они таким же образом обратили внимание жителей Земли на китайскую литературу. Спасибо вам, шведы! Мо Янь, прошлогодний лауреат, — это, наверное, лучший автор, которого я для себя открыл за последние пару лет.

Я не уверен, что Элис Энн Манро, чье творчество относят к поджанру «готика Южного Онтарио», понравится мне так же, как Мо Янь. Но давайте повнимательнее посмотрим на канадскую литературу. Это не только всемирно известные Дуглас Коупленд («Поколение Х», «Жизнь после Бога», «Рабы Майкрософта») или Янн Мартел («Жизнь Пи»). Это еще и много других интересных авторов.

Это первое послание шведских академиков. А вот второе. Манро — региональный автор. Всю жизнь она пишет про один и тот же округ провинции Онтарио. Больше 40 лет уже пишет. Так вот, господа, не пишите про вещи, о которых вы ничего не знаете. Наоборот, пишите о том, что вам близко и понятно. И может быть, тогда и к вам постучится шведский гонец с 8 млн крон.

Цитата

«Городки, где автобус останавливается, совсем не похожи на хоть сколько-нибудь организованные поселения. Кое-где, прижимаясь друг к другу, стоят несколько однотипных домов, принадлежащих какой-нибудь фирме, но в основном домики такие, как в лесу, — каждый в своем собственном широком, заставленном вещами дворе, как будто они оказались рядом по чистой случайности. Нет мостовых, если не считать проходящего сквозь поселок шоссе, нет тротуаров. Нет больших солидных зданий почты или муниципальных учреждений, нет нарядных магазинов, построенных так, чтоб обращать на себя внимание. Нет памятников погибшим на войне, нет питьевых фонтанчиков или маленьких усаженных цветами скверов. Иногда попадается гостиница, но выглядит она так, будто это просто какое-нибудь питейное заведение. Иногда — современное здание школы или больницы, пристойное, но низенькое и некрасивое, как сарай» (Элис Манро «Жребий»)

Физика: тяжелая жизнь бозона

Кому

Франсуа Энглер, родился в 1932 году, гражданин Бельгии, профессор Свободного университета Брюсселя (Бельгия).

Питер Хиггс, родился в 1929 году, гражданин Великобритании, профессор Университета Эдинбурга (Великобритания).

За что

«За теоретическое открытие механизма, который обеспечил наше понимание происхождения масс элементарных частиц и который недавно был подтвержден открытием предсказанной фундаментальной частицы в экспериментах ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере в CERNе»

Самые предсказуемые лауреаты за всю историю премии. А ждали почти полвека, ведь теоретические работы, за которые был вручен нынешний Нобель, Энглер и Хиггс опубликовали в 1964 году. Сначала Энглер со своим соавтором Робертом Браутом (он умер в 2011 году), через месяц Хиггс. А все потому, что бозон Хиггса обнаружили на Большом адронном коллайдере лишь в 2012 году, а подтвердили открытие в марте 2013-го.

Если в двух словах, лауреаты объяснили, как появляется масса у элементарных частиц: кварков, электронов, нейтрино и бозонов. Фундаментальных частиц вообще немного, и из них массы нет только у нейтрино и глюонов. А так называемая Стандартная модель, которая описывает все эти частицы, до теории Браута — Энглера — Хиггса просто разваливалась на части, так как по всем выкладкам получалось, что массы быть не должно и вообще без нее удобнее. Но масса есть, ей мы обязаны тому, что существуют атомы и мир таков, каким мы его видим.

В 64-м трое авторов теории решили, что должно быть некое физическое поле, разлитое по Вселенной. Это поле, как вода, тормозит движение тех частиц, которые в нем находятся и могут с ним взаимодействовать. Электрон, например, может — и не улетает со скоростью света от ядра атома, а фотон не может — и носится в пространстве. Но у любого поля есть свои частицы. Бозон Хиггса — квант поля Хиггса, а фотон — квант электромагнитного поля. Только фотоны мы видим глазами, а бозон нет. Хотя поле Хиггса гораздо более всеобщее, нежели электромагнитное: оно везде. Оно вездесуще, а его квант посему называют «частицей бога». Обнаружить ее оказалось очень трудно, подтверждения теории ждали почти 50 лет.

Что нам за это будет

С открытием хиггсовского бозона была достроена Стандартная модель, теперь ученым самое время заняться новой физикой. Темная материя, гравитация, свойства нейтрино, множество новых частиц… В практическом же смысле столь фундаментальные открытия обычно отражаются на всех тотально технологиях будущего, предсказать которые сейчас невозможно.

Цитата 

«Меня ждали, чтобы порвать на части, как идиота, который думал, что может обойти теорему Голдстоуна, и они собирались повеселиться. Но я повеселился тоже» (Питер Хиггс, лекция «Моя жизнь как бозона»).

Экономика: опять чикагские мальчики

Кому

Юджин Фама, 1939 года рождения, гражданство — США, работа — Чикагский университет. Ларс Питер Хансен, 1952 года рождения, гражданство — США, работа — Чикагский университет. Роберт Шиллер, 1946 года рождения, гражданство — США, работа — Йельский университет.

За что

«За эмпирический анализ цен на активы»

Хорошо отлаженный рынок ценных бумаг ведет себя непредсказуемо, как бы парадоксально это ни звучало. Это значит, что бывает либо непредсказуемый рынок, либо нет никакого рынка вообще.

Представим, например: инвесторы знают наверняка, что акции какой-то компании пойдут вверх. Что они будут делать? Правильно, скупать все больше и больше. В результате задерут цену так, что уже не хватит никаких ресурсов удержать бумаги на должной высоте и придется продавать. Цена обвалится, и от железобетонной предсказуемости не останется и следа. Это рынок. Но ведь что-то прогнозировать можно?

За ответ на вопрос, что и на какие сроки можно прогнозировать, и получили премию нынешние лауреаты. Первым за дело взялся Юджин Фама. В 60-е годы прошлого века он изучил статистику колебаний цен на акции на биржах и убедился, что на короткий период, на неделю вперед, например, прогнозировать вообще невозможно.

Если нельзя прогнозировать на день вперед, то что уж говорить о годах? Ответил другой лауреат, Роберт Шиллер. В 80-е годы он показал, что вполне можно строить долгосрочные прогнозы курса ценных бумаг, если изучить их динамику за предыдущие годы. Он же предположил, что всему виной рациональное поведение инвесторов: за свой риск они хотят в конце концов получить свои деньги и любыми способами будут выравнивать рынок, приводя постепенно акции к их реальной цене. А реальная цена определяется заработком компании.

Ларс Питер Хансен умудрился проверить на практике положения Шиллера, обработав большую статистику. Но все же что-то было не до конца ясно. Модель рационального инвестирования давала сбои. Тогда подключили вторую экономическую теорию — поведенческих финансов, то есть конфликта интересов, завышенных ожиданий и, наоборот, скепсиса. Роберт Шиллер работал и с этой моделью. Может быть, именно с ней наиболее успешно, поскольку он задолго до кризисов спрогнозировал и крах доткомовского пузыря 2000 года, и лопнувший ипотечный пузырь 2008-го.

В результате мы получили несколько выводов, которые сейчас уже кажутся очевидными. Основные — такие: можно прогнозировать стоимость ценных бумаг на долгий период, но нельзя прогнозировать, сколько получит инвестор.

И вот еще: прозвище «чикагские мальчики», вынесенное в заголовок, ни в коем случае не стоит рассматривать как намек на принадлежность лауреатов к чилийским «шоковым терапевтам». Просто двое из троих работали и работают в том же университете, откуда вышли многими проклинаемые поклонники радикальных методов лечения экономики.

Что нам за это будет

Понимать, как работают фондовые рынки, полезно и правительствам, и инвесторам. Первым — чтобы планировать бюджет и экономику, по первым признакам определять кризис. Вторым — чтобы понимать, какие риски их ждут при том или другом решении. И сколько можно заработать.

Цитата

«Есть неустранимый человеческий элемент, возможно, это и есть причина того, что финансисты никогда не смогут полностью понять движение цен». Роберт Шиллер, из интервью сайту Нобелевского комитета.