Дань ветеранам

Нобелевская неделя стала триумфом американской науки: среди лауреатов в трех научных номинациях четыре гражданина США, двое британцев, а также один немец и один бельгиец

Владимир Тихомиров

Каждый год в одно и то же время в адрес Нобелевского комитета раздается один и тот же упрек: "Комитет, потакая прессе и сиюминутной моде, награждает не самых талантливых ученых, а самых раскрученных!" Что ж, Нобелевский комитет, похоже, решил ответить всем критикам: все научные открытия, отмеченные в этом году премией, были сделаны не сегодня, но минимум три десятилетия назад.

Причем "сделаны" — это не совсем верное слово. Описаны — так будет точнее. Все три открытия были описаны в научных журналах, но эти статьи с теоретическими расчетами и гипотезами тогда никто не принял всерьез, а их авторы долгое время работали с репутацией "псевдонаучных фриков". "Огонек" решил присмотреться к новым тенденциям в мире большой науки.

Физика: двое и бозон

Имя лауреата Нобелевской премии по физике за 2013 год было известно задолго до того, как Шведская королевская академия наук объявила имена победителей — все-таки тема поиска бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере будоражила мир последние пять лет. И когда в 2012 году из лаборатории CERN пришло известие об обнаружении "Божественной частицы", решение Нобелевского комитета оставалось лишь формальностью. Однако в то же время появилась и интрига: с кем из ученых Питер Хиггс разделит свою Нобелевку? Ведь, несмотря на то что таинственная субатомарная частица и названа в честь Хиггса, над теорией происхождения массы в элементарной физике профессор Хиггс работал вовсе не один. Поэтому и наградить одного только Хиггса было бы очень несправедливо.

Высказывались разные предположения: кто-то называл список из трех имен, иные — из пяти, другие — из семи или даже восьми ученых. Не было единого мнения и среди академиков Нобелевского комитета, из-за споров пришлось даже отложить на час официальную церемонию оглашения лауреатов. В итоге лауреатами Нобелевской премии по физике стали двое — сам 84-летний британец Питер Хиггс и 81-летний бельгиец Франсуа Энглер.

Напомним, что свое "отягощающее" поле (бозон — следствие наличия этого поля) Питер Хиггс — тогда еще аспирант Эдинбургского университета — описал в 1964 году. Надо сказать, что в начале 60-х физика элементарных частиц находилась довольно далеко от своего современного состояния: у ученых не было разработано стройной системы элементарных частиц, не было даже четкого понимания того, как устроен атом. И вот молодой математик Хиггс обратил внимание на то, что Стандартная модель возникновения вещества, основанная на теории относительности Эйнштейна, не дает ответа на вопрос: откуда у атомов и молекул берется масса? То есть, согласно теоретическим расчетам, все элементарные частицы летают со скоростью света и не обладают никаким весом. И тогда Хиггс сугубо математическими методами предсказал наличие некоего поля, которое пронизывает все на свете. Элементарные частицы плавают в этом поле с разной скоростью, и это торможение за счет поля наделяет их массой — собственно, "прилипшее" к частице поле и называется бозоном.

Правда, поначалу ученое сообщество отнеслось к работе Хиггса более чем скептически, а в редакциях журналов Physics Letters и European Physics Journal ему и вовсе указали на дверь: "Все это не имеет очевидного отношения к науке". В итоге статью опубликовали только в American Physics, да и то в урезанном виде.

И лишь после того, как бельгийские физики Роберт Браут и Франсуа Энглер опубликовали в журнале Physical Review Letters похожую работу о механизме появления массы, теорию Хиггса заметили.

К сожалению, Роберт Браут скончался в 2011 году и не смог стать лауреатом Нобелевки. Без внимания осталась и работа трех других физиков, опубликовавших в том же 1964 году статью с похожим описанием взаимодействия элементарных частиц. Это Джеральд Гуральник из Университета Брауна в США, Карл Ричард Хаген из Университета Рочестера и Томас Киббл из Лондонского университета — последний, кстати, является однокурсником Хиггса по Эдинбургскому университету. Интересно, что работа этой троицы "Глобальные законы сохранения и массивные частицы" была встречена академическим сообществом куда более доброжелательно, чем статья Хиггса, она была и лучше проработана, и лучше аргументирована, но именно Хиггс был первым, кто опубликовал статью. Поэтому Хиггс и забрал все: и право назвать бозон, и место в истории, и деньги от Нобелевского комитета.

Также за бортом Нобелевского комитета остались и физики, построившие Большой адронный коллайдер, а ведь без их работы теория Хиггса так бы и осталась всего-навсего спорной теорией, известной лишь нескольким физикам в мире. Но, видимо, Нобелевский комитет решил не распылять внимание на десяток имен, выделив только звезд первой величины.

Медицина: все дело в "пузырьках"

Если в номинации "Физика" спор, как правило, идет между видными учеными, чьи имена давно уже раскручены в прессе и на телевидении, то в номинации "Медицина" самая главная интрига вертится вокруг того или иного направления развития в медицинской науке. Причины этого понятны: времена титанов типа Александра Флеминга или академика Павлова давно прошли, а в современном мире слишком уж велик список врачей-исследователей и слишком неприметен вклад каждого из них в развитие науки для непосвященного человека. Поэтому соревнования идут между направлениями. Так, три года назад дали премию репродуктологам — за технологию искусственного оплодотворения, потом настала очередь иммунологов, что, в общем-то, хорошо объяснимо: тогда весь мир только и ждал пандемии мутировавшего вируса птичьего гриппа и внимание было приковано к лабораториям вирусологов и иммунологов. В прошлом году Нобелевку дали за стволовые клетки — самое модное направление, сами понимаете. Поэтому, следуя данной логике, премию прочили генетикам — новости о последствиях расшифровки генома в этом году шли сплошным потоком. Но Нобелевский комитет решил вдруг сломать традицию и вручил премию "темным лошадкам" — микробиологам из США Джеймсу Ротману (Йельский университет), Рэнди Шекману (Беркли) и немцу Томасу Зюдхофу (Стэнфордский университет) за открытие "везикулярного транспорта" — механизма регуляции межклеточных взаимодействий. Проще говоря, благодаря этому "транспорту" клетки могут обмениваться различными сигналами, посылая друг другу "везикулы" — особые "пузырьки" из молекул.

Собственно, сами "везикулы" были открыты еще 43 года назад, и за эту работу интернациональная команда ученых — швед Ульф фон Эйлер, британец Бернард Катц и американец Джулиус Аксельрод — уже получила Нобелевку в 1970 году. Именно тогда работой "везикулярного транспорта" заинтересовался и нынешний Нобелевский лауреат Рэнди Шекман, который работал в лаборатории другого Нобелевского лауреата, Артура Корнберга. В серии экспериментов ученый обнаружил у дрожжей 23 гена, работа которых необходима для выработки "пузырьков" с нейромедиаторами. Была составлена "библиотека" этих самых генов, кодирующих работу всей клетки. В начале 90-х годов прошлого века с работой Шекмана познакомились биологи Джеймс Ротман и Томас Зюдхоф, которые разрабатывали свой метод изучения внутриклеточных коммуникаций, но только не на грибах и дрожжах, а на клетках млекопитающих. Итогом совместной работы стало описание механизма работы "везикулярного транспорта", кстати, за эту работу Зюдхоф и Ротман уже получили три года назад от Норвежской академии наук престижную премию Фреда Кавли по неврологии. После этого разработка троицы попала в поле зрения и Нобелевского комитета.

Химия: увидеть молекулу

"Огонек" уже писал (см. N 38 за 2013 год), что основным претендентом на Нобелевскую премию по химии считался российский ученый Валерий Фокин, профессор Исследовательского института Скриппса и адъюнкт-профессор МФТИ по программе "мегагрантов". Однако слишком ранние поздравления, похоже, сыграли с Фокиным дурную шутку: лауреатами Нобелевки по химии стали профессор Мартин Карплус (Университет Страсбурга, Гарвардский и Кембриджский университеты), профессор Майкл Левитт (Стэнфордский университет) и профессор Арье Варшель (Университет Южной Каролины). Как сказано в официальном сообщении, ученые отмечены за "развитие многомасштабных моделей комплексных химических систем". Еще в 1972 году в своей работе Карплус, Левитт и Варшель заложили основу для мощных компьютерных программ, использующихся для изучения и прогнозирования химических процессов.

Речь идет о технологии компьютерного "молекулярного моделирования", которую вот уже 40 лет эксперты называют "наукой будущего": ученый может на компьютере рассчитать форму и состав молекулы нужного ему вещества и материала, а потом рассчитать и технологию его создания. Моделирование молекул позволяет рассмотреть поведение новых веществ в самых тонких деталях, которые недоступны никаким экспериментальным наблюдениям. Правда, с середины 70-х годов и до сегодняшнего дня этот метод существовал только лишь в теории — для полноценного моделирования состояния квантовых систем не хватало ни мощности компьютеров, ни опытного "конструктора", способного воплотить разработанную модель молекулы в реальность. По сути, метод Карплуса, Левитта и Варшеля был на практике задействован только два раза — для изучения процессов фотосинтеза и для моделирования соединений выхлопных газов. Некоторую надежду на внедрение "молекулярного моделирования" дает технология 3D-печати — возможно, на основе этих принтеров в будущем появятся и некие "молекулярные заводы" для изготовления новых молекул. Но когда это будет, не скажет ни один эксперт.