Дань и традиции

Не изменяя старым добрым традициям, в начале октября Шведская королевская академия наук объявила лауреатов Нобелевских премий текущего года. И в духе традиции большинством из них оказались американские ученые преклонного возраста.

Первую половину премии по физике поделили между собой японец Масатоши Кошиба (Masatoshi Koshiba, фото 1) из Международного центра физики элементарных частиц Токийского университета и американец Раймонд Дэвис (Raymond Davis, фото 2) из Пенсильванского университета - за «обнаружение космических нейтрино».

Еще в начале 1960-х годов Дэвис поместил 615-тонный резервуар с жидким очищенным C2Cl4 в золотой рудник в Южной Дакоте на глубинe 1,5 км и приступил к «охоте» за солнечными нейтрино. В результате взаимодействия хлора с таинственными и почти неуловимыми частицами должно было образоваться мизерное количество атомов радиоактивного аргона, и Дэвис их получил. С тех пор и вплоть до 1994 года ученый обнаружил на своей экспериментальной установке около 2000 атомов инертного газа. В то же время в Японии Масатоши Кошиба вместе с коллегами сконструировал другой детектор нейтрино - Камиоканде (Kamiokande). Он тоже содержал огромный резервуар, но наполненный чистой водой (детектор Черенкова). Взаимодействие нейтрино с атомами водорода и кислорода порождало отдельные кванты света, что и было неоднократно зафиксировано приборами, окружавшими резервуар. В 1987 году во время вспышки сверхновой ученому удалось «поймать» двенадцать нейтрино из потока примерно в 1016 частиц, попавших в детектор. Работы Дэвиса и Кошибы положили начало развитию нейтринной астрономии, которая, при положительном ответе на вопрос о существовании у нейтрино массы, может основательно поколебать фундаментальные представления современных физиков о структуре материи.

Американцу итальянского происхождения Рикардо Джаккони (Riccardo Giacconi, фото 3) из Associated Universities досталась вторая половина Нобелевской премии - за «вклад в астрофизику, который привел к открытию источников космических рентгеновских лучей». С 1959 года Джаккони занимался созданием рентгеновских телескопов. Его первые приборы были размещены на ракетах, поднимающихся в верхние слои атмосферы. Следующим этапом стала разработка первого космического рентгеновского телескопа, который был запущен в 1970 году и получил название Uhuru (на суахили это слово означает «свобода»). Он позволил зафиксировать первые рентгеновские пульсары и объекты, которые большинством ученых считаются черными дырами. Потом была построена орбитальная обсерватория Einstein, а в 1976 году по инициативе Джаккони началось создание нового космического телескопа, получившего впоследствии название Chandra (см. «КТ» #401) - наиболее совершенной из его рентгеновских обсерваторий, работающих и поныне.

На троих разделили и премию по химии. Первая половина досталась специалистам в области масс-спектрометрии - Коичи Танака (Koichi Tanaka, фото 4) из корпорации Шимацу (Япония) и Джону Фенну (John Fenn, фото 5) из Университета Вирджинии (США). Исследователи получили награду «за разработку методов идентификации и структурного анализа биологических макромолекул». Вторая половина «нобелевки» досталась Курту Вютриху (Kurt Wuthrich, фото 6) из Швейцарского института технологии «за разработку ЯМР-спектроскопии для определения трехмерных структур биологических макромолекул в растворах».

Применять масс-спектрометрию для исследования крупных молекул и, в частности, белков долго не удавалось. В 1970-е годы химики научились осуществлять «десорбцию» - ионизировать макромолекулы в газообразном состоянии и «взвешивать» их, отделив друг от друга. Однако при такой обработке белковые молекулы, как правило, не сохраняли свою структуру. Фенну и Танаке удалось создать технологию «мягкой десорбции». Фенн перед исследованием белка с помощью масс-спектрометра распылял раствор и одновременно подвергал его воздействию сильного электрического поля. А Танака предложил метод лазерной десорбции. Ученый облучал вязкий комочек из молекул белка лазером, при этом слабо ионизированные молекулы оставались в целости и сохранности и затем могли быть исследованы с помощью масс-спектрометрии. Сегодня эти методы анализа белков, пептидов, углеводов широко используются как в научных исследованиях, так и в фармакологической и пищевой промышленности.

Если масс-спектрометрия позволяет отвечать на вопросы: «что и сколько?», то использование ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для целей спектрометрии дает возможность определения трехмерной структуры биологических макромолекул, в первую очередь белков. Курт Вютрих разработал метод последовательной интерпретации (sequential assignment), заключающийся в точном определении расстояний между группами атомов водорода в молекуле и использовании вычислительных средств метрической геометрии для моделирования трехмерной структуры. Разработанный Вютрихом подход оказался настолько востребованным, что сегодня 15-20 процентов всех известных структур белков получены с его помощью.

Англичане Сидни Бреннер (Sydney Brenner, фото 7) и Джон Салстон (John Sulston, фото 8) и американец Роберт Хорвиц (Robert Horvitz, фото 9) на троих получили Нобелевскую премию по медицине «за открытия в области генетической регуляции развития органов и программируемой смерти клеток».

Бреннер, начав свои работы в Кембридже более 40 лет назад, исследовал влияние токсичных химических веществ на генетику подопытного червя нематоды, а возникающие мутации - на развитие его органов. Салстон продолжил работу Бреннера с нематодой и разработал технологию, позволяющую исследовать процесс деления клеток у червя. Кроме того, Салстон впервые открыл «гены смерти», отвечающие за уничтожение ненужных организму клеток и удаление их из организма. Роберт Хорвиц из американского Кембриджа (шт. Массачусетс) в 1986 году идентифицировал еще два «гена смерти», отвечающих за исполнение «смертного приговора» клеткам.

Премию памяти Альфреда Нобеля по экономике, вручаемую Банком Швеции, получили гражданин Израиля и США Дэниел Канеман (Daniel Kahneman) из Принстонского университета и американец Вернон Смит (Vernon Smith) из Университета Джорджа Мейсона (фото 10).

Канеман удостоен награды за работы на стыке экономики и психологии. Его коллеги-экономисты часто априори подразумевают, что главный мотив людей - материальная заинтересованность, и что они всегда принимают рациональные решения. Оказывается, что это предвзятое мнение мешает ученым сколько-нибудь точно предсказывать различные экономические события. Согласно данным современной психологии, в момент принятия решений человек отнюдь не всегда руководствуется логикой, - большую роль играют подсознание и бессознательные мотивы - эмоции, ассоциации, воспоминания… Вместе с Эймосом Тверски (умер в 1996 году) Канеман попытался соединить психологию с экономикой и сформулировал так называемую теорию перспектив. С ее помощью можно «вычислить», как люди - обыватели, крупные бизнесмены или министры - ведут финансовую политику, и заодно понять, чем им (да и всем нам) это грозит.

Основатель так называемой эмпирической экономики Вернон Смит в своих работах во многом опирался на социально-психологические эксперименты. Он и его коллеги с большим успехом использовали в экономике «лабораторные опыты» - нечто вроде деловых игр. Он также широко известен как исследователь альтернативных рыночных механизмов.

По-видимому, исследования израильского и американского ученых делают экономику наукой в большей степени, чем она была до сих пор. Как и другие нобелевские лауреаты 2002 года, Смит и Канеман положили начало новым направлениям в своей области.