Змі­на ча­су в Сток­голь­мі

Які на­у­ко­ві від­кри­т­тя отри­ма­ли Но­бе­лів­ську пре­мію цьо­го ро­ку

Ukrainskiy Tyzhden - - News - © 2017 The Economist Newspaper Limited. All rights reserved

Но­бе­лів­ський ти­ждень (се­рія ле­кцій і це­ре­мо­ній, що про­во­дя­ться ко­жно­го гру­дня в Сток­голь­мі, та вру­че­н­ня вла­сне пре­мій і бен­кет на­при­кін­ці ти­жня) — подія не­ква­пли­ва. Це до­бре, по­за­як ла­у­ре­а­ти при­їжджа­ють з усьо­го сві­ту. Во­ни ма­ють час ада­пту­ва­ти­ся до змі­ни ча­со­вих по­ясів пе­ред зу­стріч­чю з ко­ро­лем Шве­ції та вру­че­н­ням ме­да­лей і че­ків. Цьо­го­річ осо­бли­во це мо­жуть оці­ни­ти троє пе­ре­мож­ців, адже во­ни з чи­сла тих уче­них, які до­по­мо­гли зро­зу­мі­ти, чо­му ж уза­га­лі є та­ке яви­ще, як де­син­хро­ні­за­ція, або ж дже­тлаг.

Джеф­фрі Голл, Майкл Рос­баш і Майкл Янґ ра­зом до­слі­ди­ли, як вну­трі­шній го­дин­ник пло­до­вих му­шок (а та­кож ін­ших ор­га­ні­змів) ке­рує так зва­ни­ми цир­ка­дни­ми (до­бо­ви­ми) ри­тма­ми. Це вну­трі­шній цикл (ла­тин­ське сло­во circa озна­чає «нав­ко­ло», а dies — «день»), який при­сто­со­вує фі­зіо­ло­гі­чні про­це­си в ті­лі до чер­гу­ва­н­ня сві­тла й тем­ря­ви, зу­мов­ле­но­го обер­та­н­ням Зем­лі. Він, зокре­ма, ке­рує чер­гу­ва­н­ням сну й актив­но­сті ор­га­ні­зму. Та­ким чи­ном бу­ло від­кри­то, що лю­ди­ні, яка пе­ре­лі­тає, ска­жі­мо, з Лон­до­на до Нью-йор­ка (від­ко­ли ре­актив­ні лі­та­ки зро­би­ли мо­жли­вим швид­ке пе­ре­су­ва­н­ня між ча­со­ви­ми по­яса­ми), зна­до­би­ться кіль­ка днів, щоб при­сто­су­ва­ти­ся до нью-йорк­сько­го сві­тло­го від­тин­ку до­би.

Голл і Рос­баш пра­цю­ва­ли в уні­вер­си­те­ті Брен­дай­са в шта­ті Мас­са­чу­сетс. Янґ вів до­слі­дже­н­ня окре­мо в уні­вер­си­те­ті Ро­кфел­ле­ра в Нью­Йор­ку. У 1984-му во­ни зро­би­ли пер­ший крок: ви­ді­ли­ли в дро­зо­філ ген, який на­зва­ли «пе­рі­од». Як уже бу­ло ві­до­мо, цей ген до­по­ма­гав ке­ру­ва­ти цир­ка­дни­ми ри­тма­ми. У ча­си, ко­ли роз­ши­фру­ва­н­ня ге­нів ще тіль­ки за­ро­джу­ва­ло­ся, це бу­ло вже до­сить ви­зна­чним до­ся­гне­н­ням. Да­лі Голл і Рос­баш ви­мі­ря­ли кон­цен­тра­цію біл­ка, що ко­дує цей ген, у моз­ку му­шок-дро­зо­філ. Во­ни ви­яви­ли, що кон­цен­тра­ція цьо­го біл­ка ци­клі­чно зро­стає й змен­шу­є­ться про­тя­гом до­би, до­ся­га­ю­чи най­ви­що­го зна­че­н­ня вно­чі. Та­кож во­ни ви­мі­ря­ли рів­ні при­су­тно­сті зв’яз­ко­вої мо­ле­ку­ли, яка ви­ро­бля­є­ться ге­на­ми пе­рі­о­ду та пе­ре­но­сить «ре­цепт» біл­ка до клі­тин­них стру­ктур, що про­ду­ку­ють та­кі біл­ки. Ці рів­ні та­кож ци­клі­чно змі­ню­ю­ться що­дня, до­ся­га­ю­чи пі­ко­во­го зна­че­н­ня за кіль­ка го­дин до пі­ка біл­ка.

Основ­не тут: сам бі­лок при­гні­чує дію ге­нів пе­рі­о­ду. Що ви­ща йо­го кон­цен­тра­ція, то мен­ша актив­ність ге­нів. Це зни­жує ви­ро­бни­цтво зв’яз­ко­вої мо­ле­ку­ли, що, сво­єю чер­гою, змен­шує ви­ро­бни­цтво біл­ка. Че­рез це ген акти­ву­є­ться по­втор­но. І так зно­ву й зно­ву.

У про­цес за­лу­че­но ба­га­то ін­ших ге­нів і біл­ків, чи­ма­ло з яких та­кож від­кри­ли вче­ні Голл, Рос­баш і Янґ. Де­які з них «під’єд­ну­ють» біо­ло­гі­чний го­дин­ник до ін­фор­ма­ції з ор­га­нів зо­ру, щоб за­без­пе­чи­ти йо­го син­хрон­ну ро­бо­ту із Сон­цем. Але са­ме той ба­зо­вий цикл актив­но­сті ге­на «пе­рі­од», що ре­гу­лю­є­ться зв’яз­ко­вою мо­ле­ку­лою і біл­ком, і є справ­жнім ма­я­тни­ком біо­ло­гі­чно­го го­дин­ни­ка.

СПРА­ВА ВЕ­ЛИ­КОЇ ВА­ГИ

Ла­у­ре­а­ти- фі­зи­ки по­би­ли ре­кор­ди ча­су по-ін­шо­му. Не­зва­жа­ю­чи на за­сте­ре­же­н­ня в за­по­ві­ті Аль­фре­да Но­бе­ля, що пре­мії по­вин­ні да­ва­ти­ся за до­слі­дже­н­ня, зро­бле­не в по­пе­ре­дньо­му ро­ці, більш як по­ло­ви­ну їх у га­лу­зі фі­зи­ки з 1985 ро­ку при­су­дже­но за ро­бо­ти, ви­ко­на­ні по­над 20 ро­ків то­му. Про­те цьо­го ро­ку все бу­ло іна­кше. Пре­мію при­су­ди­ли Рай­не­ру Вайс­су з Мас­са­чу­сет­сько­го те­хно­ло­гі­чно­го ін­сти­ту­ту, а та­кож Бар­рі Ба­рі­шу та Кі­по­ві Тор­ну з Ка­лі­фор­ній­сько­го те­хно­ло­гі­чно­го ін­сти­ту­ту, які два ро­ки то­му ви­яви­ли гра­ві­та­цій­ні хви­лі.

Пе­ре­дба­че­н­ня існу­ва­н­ня та­ких хвиль — одне з ба­га­тьох, які мі­стя­ться в те­о­рії від­но­сно­сті Аль­бер­та Айн­штай­на сто­рі­чної дав­но­сті. Він уяв­ляв, що гра­ві­та­ція — це ре­зуль­тат ви­крив­ле­н­ня про­сто­ру й ча­су нав­ко­ло ма­си. Це ви­крив­ле­н­ня змі­нює шлях об’єктів, що ру­ха­ю­ться по­бли­зу. Якщо розв’яза­ти рів­ня­н­ня, ко­трі опи­су­ють цей про­цес, то ви­йде, що ру­хо­мі ма­си по­вин­ні ство­рю­ва­ти хви­лі, які роз­хо­дя­ться по Все­сві­ту.

Щоб ви­яви­ти та­кі ко­ли­ва­н­ня, по­трі­бна чу­тли­ва апа­ра­ту­ра. Усі три ла­у­ре­а­ти пра­цю­ва­ли на аме­ри­кан­сько­му де­те­кто­рі гра­ві­та­цій­них хвиль LIGO, до­бу­до­ва­но­му у 2002 ро­ці. Прин­цип ро­бо­ти LIGO по­ля­гає в то­му, що він роз­ще­плює ла­зер­ний про­мінь на­двоє та по­си­лає до­чір­ні про­ме­ні ту­ди-сю­ди че­рез кіль­ка ту­не­лів, ко­жен зав­довж­ки 4 км, роз­мі­ще­них пер­пен­ди­ку­ляр­но один до

ОДИН ІЗ ВИНАХОДІВ, НАГОРОДЖЕНИХ ПРЕМІЄЮ В ГА­ЛУ­ЗІ ХІ­МІЇ, ДО­ЗВО­ЛИТЬ ЦІ­ЛЕ­СПРЯ­МО­ВА­НО СТВО­РЮ­ВА­ТИ ЛІ­КИ, ЯКІ ВЗА­Є­МО­ДІ­Я­ЛИ Б ІЗ МО­ЛЕ­КУ­ЛА­МИ, А НЕ ПРО­СТО ГА­ДА­ТИ, ЯКІ ХІ­МІ­ЧНІ РЕ­ЧО­ВИ­НИ МО­ЖУТЬ ЛІКУВАТИ, І ПЕ­РЕ­ВІ­РЯ­ТИ ДЛЯ ЦЬО­ГО МІЛЬ­ЙО­НИ СПО­ЛУК

одно­го. Будь-яка гра­ві­та­цій­на хви­ля під час про­хо­дже­н­ня повинна роз­тя­гу­ва­ти й сти­ска­ти оби­два ту­не­лі по-рі­зно­му, ви­кли­ка­ю­чи май­же не­по­мі­тні змі­ни у від­тин­ках ча­су, за який ла­зер­ний про­мінь пе­ре­ти­нає їх. Аби під­твер­ди­ти, що ма­ши­на «ба­чить» гра­ві­та­цій­ну хви­лю, її обла­шту­ва­ли дво­ма па­ра­ми ту­не­лів: одні­єю у шта­ті Ва­шинг­тон, ін­шою у шта­ті Лу­ї­зі­а­на. Гра­ві­та­цій­на хви­ля з’яв­ля­ти­ме­ться май­же (але не зов­сім) одно­ча­сно в обох.

По­при ви­со­ку чу­тли­вість, спо­ча­тку LIGO не да­вав жо­дних ре­зуль­та­тів. І ли­ше пі­сля низ­ки вдо­ско­на­лень, по­чи­на­ю­чи з 2010 ро­ку, він став до­ста­тньо чу­тли­вим, аби оста­то­чно й не­дво­зна­чно роз­пі­зна­ва­ти ці хви­лі. Пер­ша по­мі­че­на (яка й при­не­сла уче­ним пре­мію) у 2015-му вва­жа­є­ться ре­зуль­та­том зі­ткне­н­ня двох чор­них дір за 1,3 млрд сві­тло­вих ро­ків від Зем­лі. Від­то­ді бу­ло зро­бле­но ще біль­ше від­крит­тів. За кіль­ка днів до вру­че­н­ня Но­бе­лів­ських пре­мій LIGO по­ві­до­мив про ви­яв­ле­н­ня вже че­твер­тої гра­ві­та­цій­ної хви­лі. А в он­лайн-ре­жи­мі з’яв­ля­є­ться де­да­лі біль­ше де­те­кто­рів. Ви­яв­лен­ню че­твер­тої хви­лі по­с­при­яв єв­ро­пей­ський ін­стру­мент VIRGO, роз­мі­ще­ний в Іта­лії. Ін­ші при­строї бу­ду­ю­ться в Ін­дії та Япо­нії. Си­сте­ма ко­смі­чно­го ба­зу­ва­н­ня під на­звою LISA, з «ру­ка­ва­ми» у міль­йо­ни кі­ло­ме­трів зав­довж­ки (а от­же, із на­ба­га­то ви­щою чу­тли­ві­стю) го­ту­є­ться до за­пу­ску в 2030-х.

Але цьо­го­рі­чна пре­мія в га­лу­зі фі­зи­ки від­зна­чає не про­сто чер­го­ве під­твер­дже­н­ня му­дрої здо­гад­ки Айн­штай­на. До сьо­го­дні астро­но­мам до­во­ди­ло­ся спо­сте­рі­га­ти за Все­сві­том за до­по­мо­гою еле­ктро­ма­гні­тно­го спе­ктра — ра­діо­хвиль, ви­ди­мо­го сві­тла, гам­ма-ви­про­мі­ню­ва­н­ня. Де­те­ктор, спро­е­кто­ва­ний і збу­до­ва­ний Вайс­сом, Ба­рі­шем, Тор­ном і кіль­ко­ма­ста­ми ін­ших уче­них, від­чи­няє но­ве ві­кно у світ і мо­же до­по­мог­ти астро­но­мам ба­чи­ти те (на­при­клад, зі­ткне­н­ня чор­них дір або стан Все­сві­ту від­ра­зу пі­сля Ве­ли­ко­го ви­бу­ху) , що не ви­дно за до­по­мо­гою еле­ктро­ма­гне­ти­зму.

У МОРОЗИЛЬНИКУ

Пре­мія в га­лу­зі хі­мії ді­ста­ла­ся Жа­ко­ві Дю­бо­ше з уні­вер­си­те­ту Ло­зан­ни (Швей­ца­рія), Йо­а­хи­мо­ві Френ­ку з Ко­лум­бій­сько­го уні­вер­си­те­ту в Нью-йор­ку й Рі­чар­до­ві Ген­дер­со­ну з Ла­бо­ра­то­рії мо­ле­ку­ляр­ної біо­ло­гії в Кем­бри­джі (Ве­ли­ка Британія). Ко­жен із них зро­бив вне­сок у роз­ви­ток крі­о­еле­ктрон­ної мі- кро­ско­пії — те­хні­ки, яка дає змо­гу ба­чи­ти фор­му­лу біо­ло­гі­чних мо­ле­кул (як- от біл­ків) без на­дмір­них тру­дно­щів, без яких не об­хо­ди­ла­ся під­го­тов­ка до оброб­ки за дав­ні­ши­ми при­йо­ма­ми на кшталт рент­ген­ної кри­ста­ло­гра­фії або зви­чай­ної еле­ктрон­ної мі­кро­ско­пії.

Дю­бо­ше ви­на­йшов спо­сіб за­мо­ро­жу­ва­ти кри­ти­чно ва­жли­ві для цьо­го при­йо­му зраз­ки. Їх, на­при­клад по­трі­бний до­слі­дни­кам бі­лок, у фор­мі во­дної су­спен­зії на­ли­ва­ють на тон­ку ме­та­ле­ву сі­тку. То­ді цю сі­тку за­ну­рю­ють у рід­кий етан за тем­пе­ра­ту­ри близь­ко –180 °C. Осо­бли­ве зна­че­н­ня має швид­кість за­ну­рю­ва­н­ня. Якщо во­на за­ма­ла, то во­да в зраз­ку пе­ре­тво­ри­ться на кри­ста­ли­ки льо­ду, які зни­щать мо­ле­ку­ли біл­ка. Про­те якщо за­ну­рю­ва­ти до­ста­тньо швид­ко, то во­да пе­ре­тво­ри­ться не на лід, а пе­ре­йде в скло­по­ді­бний стан, який збе­рі­га­ти­ме біл­ки для до­слі­дже­н­ня.

Ген­дер­сон звер­нув­ся до ці­єї те­хні­ки, ко­ли бі­лок, який уче­ний на­ма­гав­ся під­го­ту­ва­ти до рент­ге­нів­ської кри­ста­ло­гра­фії, ні­як не хо­тів кри­ста­лі­зу­ва­ти­ся, а то­му йо­го не мо­жна бу­ло до­слі­ди­ти. У 1990-му, пі­сля по­над 15 ро­ків спроб, він упер­ше ви­ко­ри­став її для отри­ма­н­ня зо­бра­же­н­ня біл­ка ба­кте­ріо­ро­до­пси­ну — та­ко­го де­таль­но­го, на­скіль­ки зда­тна рент­ге­нів­ська кри­ста­ло­гра­фія.

Вне­сок Френ­ка ма­те­ма­ти­чно­го ха­ра­кте­ру. Він роз­ро­бив ме­тод ви­ді­ле­н­ня три­ви­мір­них біл­ко­вих стру­ктур із пло­ских ка­дрів, отри­ма­них із крі­о­еле­ктрон­но­го мі­кро­ско­па. Зре­штою, пі­сля ба­га­то­рі­чно­го вдо­ско­на­ле­н­ня отри­ма­но но­вий, які­сні­ший спо­сіб до­слі­дже­н­ня біо­ло­гі­чних мо­ле­кул. По­за­як ча­сто са­ме фор­ма та­ких мо­ле­кул ви­зна­чає їхні фун­кції, ви­яв­ле­н­ня то­чної фор­ми має кри­ти­чне зна­че­н­ня для вче­них. Це дасть змо­гу, на­при­клад, ці­ле­спря­мо­ва­но ство­рю­ва­ти лі­ки, які вза­є­мо­ді­я­ли б із мо­ле­ку­ла­ми, а не про­сто га­да­ти, які хі­мі­чні ре­чо­ви­ни мо­жуть бу­ти лі­ка­ми, і пе­ре­ві­ря­ти міль­йо­ни спо­лук.

Мо­жна спе­ре­ча­ти­ся про те, чи варто крі­о­еле­ктрон­ну мі­кро­ско­пію на­справ­ді за­ра­ху­ва­ти до фі­зи­ки. Пред­став­ни­ки ці­єї на­у­ки хо­ті­ли б ма­ти мо­жли­вість «при­сво­ї­ти» її со­бі. Але не­за­ле­жно від то­го, чи під­па­дає во­на під та­ксо­но­мію ті­єї на­у­ки, цей ви­на­хід про­рив­ний із ба­га­тьох по­гля­дів.

Но­бель-2017. Пре­мію з еко­но­мі­ки отри­мав Рі­чард Та­лер (США) за вне­сок у до­слі­дже­н­ня по­ве­дін­ко­вої еко­но­мі­ки. Ця сфе­ра ви­вчає, як уні­каль­ні пси­хо­ло­гі­чні ри­си та ви­пад­ко­ва по­ве­дін­ка окре­мої лю­ди­ни мо­жуть пе­ре­вер­ну­ти ці­лі рин­ки, ча­сто всу­пе­реч кла­си­чним те­о­рі­ям

Newspapers in Ukrainian

Newspapers from Ukraine

© PressReader. All rights reserved.