Tarp Nobelio ir Schnoebel

Tarp Nobelio ir Schnoebel

Romanas Fishmanas
"Populiariausi mechanika" №12, 2016

Gruodžio 10 d. Švedija surengė tradicinę 2016 m. Nobelio premijos laureatų apdovanojimo ceremoniją, kurios vardai tapo žinomi spalio mėnesį. Bet prieš savaitę prieš pirmąsias ataskaitas apie prestižiškiausio mokslo apdovanojimų Harvarde gavėjus pagerbė "linksmojo dvynių" laureatai.

"Snobelio" (Ignobelio) prizas apdovanotas "už atradimus, kurie jus juokiasi, o po to apie tai galvojo", ir greitai sulaukia savo senesnio autoriteto pirmtako populiarumo. "Ironiška" apdovanojimo kandidatai gali atsisakyti jį net prieš viešai paskelbus vardus, tačiau jų yra mažiau. Kai kurie žinomi mokslininkai vienu metu gali pasigirti abu prizais.

Pagal drabužius jie susitinka

Nobelio premijos apdovanojimo ceremonija tradiciškai vyksta Alfredo Nobelio mirties dieną, gruodžio 10 d. Lankytojai į iškilmingą banketą yra raginami laikytis griežto baltojo kaklo drabužių kodo: džentelmenai dėvi drabužius ir baltą lanką, moterys dėvi vakarines sukneles ne aukštesnę už kulkšnies. "Tai puiki proga apsirengti ir atrodyti kaip karalius", – aiškina Nobelio komiteto svetainė."Sanderio" Harvardo universiteto "Sanders" teatro salėse vykusio "Snobelio" premijos apdovanojimo ceremonijoje nenurodomas atlygis. "Mes rekomenduojame dėvėti drabužius, pageidautina būti ryškia", – sako organizatoriai. "Tai puikus vakaro pasirodymas senose vestuvinėse aprangos, vienarūšio, šarvų, laboratorinių kailių ar ilgo apatinio trikotažo".

Tiesą sakant, kartais įdomios Nobelio žiuri formuluotės slepia kai kuriuos gana įdomius darbus ir rezultatus, kuriuos netgi galima supainioti su laimėjimais, laimėtais Nobelio profilio medaliais. Stenkitės prisiminti sau: pasakysime apie šių metų apdovanojimus gavusių fizikų, chemikų, gydytojų ir biologų darbą, ir jūs iš tikrųjų nuspręsite, kuris iš jų nusipelno Nobelio ir kuris – Nobelis.

Medicina, fiziologija: veidrodžiai ir degradacija

Remiantis kai kuriomis ataskaitomis, fantomos skausmai pasireiškia 90-98 proc. Pacientų, kurių amputacija yra galinė dalis. Nuovokos traukuliai, negalėjimas atsipalaiduoti dingusios rankos ar kojos gali būti tikrai nepakeliami. Anksčiau jie buvo siejami su periferinių nervų uždegimu ir netgi stengėsi papildomai sutrumpinti galūnę arba chirurgiškai pašalinti jungtis tarp jo ir galvos smegenų – visa tai šiek tiek padėjo.

Iš tiesų efektyvus gydymas pasirodė stebėtinai paprastas: kaip atrado Vileanuras Ramachandranas, problema yra ne jautriais neuronais, bet pačia smegenyse. "Psichinis žemėlapis", kūno diagrama, jungianti signalus iš raumenų, raiščių, odos, nustoja būti "atnaujinta" su duomenimis apie prarastą galūnę ir bandoma užpildyti trūkumą visomis turimomis priemonėmis. Ramachandras rado būdą apgauti šį procesą, naudojant įprastą veidrodį, sumontuotas taip, kad pacientas pastebėjo likusį galūnę prarastoje vietoje ir bandė judėti abiem rankomis. Savo akimis jis pamatė, kaip praeinančios galvos "juda" atspindys ir per daug minučių perduodama fantominė įtampa.

Christoph Helmchen

Veidrodinė terapija šiandien naudojama gana plačiai, net Dr. House tai naudojo viename iš šeštosios sezono serijos. Na, naujai iškalti Nobelio (arba snobelio?) Laureatai, vokiečių neurologai iš Christoph Helmchen komandos, sugebėjo parodyti šio metodo veiksmingumą gydant lėtinį niežėjimą. Kai kuriems pacientams jis gali patirti labai sunkią patirtį, priversdamas jį šukti jau pažeistą galūnę ir kartais taip pat pasirodo "fantomas".Kaip parodė Helmcheno eksperimentai, jūs taip pat galite subraižyti priešingą kūno pusę. Jei įdėkite veidrodį ir žiūrėsite į šį procesą, jūs galite dar kartą apgauti savo smegenis, priversdami niežėjimą nusiraminti.

Panašus prizas medicinos ir fiziologijos srityje buvo skiriamas Tokijo technologijos instituto Yoshinori Osumi profesoriui beveik 30 metų tyrimams apie autofagijos mechanizmus, dėl kurių gyvosios ląstelės atsikratė nereikalingų, pažeistų ir senų organelių, didelių molekulių ir kitų nuolaužų. Visa tai neišmesta nerūpestingai, bet išskaidoma į atskirus komponentus ir vėl naudojama, ir gana veiksmingai. Pavyzdžiui, iš 300-400 gramų gryno baltymo, kuris reikalingas vidutiniam žmogaus kūnui per dieną, pakanka gauti 50-80 gramų maisto, o likusieji bus perdirbami.

Yoshinori Osumi

Visi labiausiai įspūdingi vyksta lizosomose ir proteasomose – mažose membranos pūslelėse, užpildytose fermentais, kur šios struktūros suskaidomos. Tačiau įdomiausias dalykas prasideda anksčiau, kai ląstelės biocheminiai mechanizmai nustato, kam ir kada ji turėtų būti perdirbta.Pavyzdžiui, baltymams pridedama speciali etiketė, ilga ubikvitino molekulių grandinė, po kurios proteazoma imama už juos. Didesnės struktūros praeina kitu keliu, kuris iki šiol atrodė esąs svarbus tik Yoshinori Osumi: autofagijos srities tyrimų bumas prasidėjo jo darbais. Tiksliau tariant, tyrinėjant mieles, kuriose jis organizuojamas taip pat, kaip ir gyvūnams, išskyrus tai, kad lizosomų vaidmenį jose atlieka šiek tiek skirtingi organeliai, vakuumai.

Visų pirma, japonų biologas nustatė fermentus, kurie yra vakuume ir dalyvauja baltymų skilimo procese, ir išmoko slopinti jų aktyvumą. Tai leido paversti gana išradingą triuką: "Osumi" mielės auginamos išeikvotos maistingosios terpės terpėje, skatinamos autofagijos ir aktyviai naudojamos "perdirbtos medžiagos", tuo pačiu metu užkertant kelią proteazių fermentams. Tokiuose ląsteliuose esančių vakuumo turinys greitai padidėjo dydžiu ir kiekiu, jį galima pastebėti tik mikroskopu ir toliau eksperimentuoti.

Su šio Japonijos "Osumi" kruopštumu jis gavo mutantines mielių štamą ir pažiūrėjo, kaip konkretaus geno darbo sutrikdymas paveiktų vakuumines vietas. Galų gale, jei problema daro įtaką net pirmosioms autofagijos stadijoms, jos apskritai nustoja formuotis.Tai leido atrasti visą 15 mielių APG genų šeimą (AutoPhagy Gene), o vėliau – jų analogai kituose organizmuose. Visos mašinos, naudojamos atliekų perdirbimo viduje, buvo išardytos tiesiai į detales.

Pavyzdžiui, buvo nustatyta, kad autofagosomų atsiradimui reikalingas Atg1 ir Atg13 baltymų kompleksas, kuris pasirodo per tikslinio baltymo rapamicino (TOR) tarpininkavimą. Normaliomis sąlygomis ji palieka cheminę etiketę "Atg13", neleidžia jai derėti su "Atg1", tačiau jei ląstelė susiduria su išteklių trūkumu, TOR inaktyvuojamas – prasideda visa kaskada, dėl ko susidaro Atg1 kompleksas su Atg13, o tada su kitais ATG baltymais. Toks didelės struktūros sąveika su baltymomis ant ląstelių membranų – ir prasideda buteliuko formavimas, pasirengęs paimti medžiagą perdirbimui ir pristatyti į lizosomą.

Kristoforo Helmčeno darbas parodė, kad vienos ligos būsena yra efektyvi terapija. Osumi darbas nedavė tiesioginių praktinių rezultatų, tačiau jie žada daug daugiau. Autofagijos sutrikimai gali būti susiję su daugybe ligų, pvz., Jie nebeatsprendžia greitai susikaupiančių baltymų plokštelių sunaikinimo Parkinsono ir Alzhaimerio ligose, o vėžinėse ląstelėse, priešingai,ypač intensyviai elgdamiesi, suteikiant jiems papildomą maistą. Suprasti, kaip kažkas veikia, yra pirmasis žingsnis siekiant išmokti jį valdyti, o mokslininkai greitai siekia šio tikslo. Net (w?) Nobelio komitetas pažymėjo, kad sparčiai auga publikacijų skaičius autofagijoje. Kai Osumi pradėjo savo darbą, jis buvo beveik vienintelis. Šiandien kasmet publikuojami tūkstančiai straipsnių apie "degradacijos ir perdirbimo" problemą.

Fizika: bagelės ir vabzdžiai

2007 m. Ir 2010 m. Nobelio premijos žiuri (-ės) prizas fizikos srityje apdovanotas Gabor Horvat vadovaujamų Vengrijos mokslininkų darbais, o skaitytojams iš artimiausios mokslo naujienų pristatė nemažai linksmų akimirkų. Horvatas yra vienas iš žymių vabzdžių mokslininkų: jis daugiausia dėkoja jam, kad mes žinome, kad jų keistos briaunotos akys gali atpažinti tiesinę šviesos poliarizaciją. Ir tegul jie negali atskirti smulkių detalių, poliarizacijos plokštuma suteikia vabzdžių viziją neprieinamą informacinį matmenį.

Gaboras Horvatas

Horvato ir jo kolegų apdovanojimuose atliktų tyrimų metu buvo įrodyta, kad gadllijas gali sutelkti dėmesį į saulės spindulių poliarizaciją, kurią atspindi gyvūno oda.O jei dideliems plėšrūnams baltoji spalva aiškiai parodo nukentėjusįjį ant fono, tai už kraujo praliejimo vabzdžių jis tarnauja, atvirkščiai, kaip maskavimo veiksnys, ir jie mato baltuosius arklius dar blogiau – ir dažniau įkando. Tas pats mechanizmas apgaudinėja laurus, kurie (pagal Horvatą) puikų juodų antkapių paviršių paima kaip vandeningą paviršių ir net bando į juos įmesti kiaušinius.

Šie darbai buvo labai įdomių 2012 m. Pasiektų rezultatų prologas, kai mokslininkams pavyko rasti naują senosios mįslės sprendimą – kodėl zebrai yra dryžuotas. Horvatas ir jo kolegos sužinojo, kad skirtingų spalvų odos plotai skirtingai sureaguoja atspindintą spinduliuotę, o tai visiškai sutrikdo arklius ir rimtai įtakoja šias dryžuotas arklius. Jie yra ne tik mažiau paveikti vabzdžių plintančių ligų, bet taip pat gali ilgiau laikyti ryškiai apšviestose vietovėse ir mažiau linkusios atsilaisvinti. Sutinku – gana netikėtas pasirinkimas temų apdovanojimą fizikos srityje. Bet čia (w?) Nobelio premija toje pačioje nominacijoje nenuostabu.

David Touless

Pusė šio apdovanojimo atvyko į Vašingtono universiteto David'ą Towles'į.o antrasis – Duncan Haldane iš Prinstono ir Michaelas Kosterlitzas iš Browno universiteto, teorininkai, kurie apibūdino topologinių fazių perėjimo ydingumus. Mes visi prisimename kietą, skystą ir dujinę medžiagų padėtį, į kurią labiau "pažengusios" prideda plazmą ar net Bose-Einšteino kondensatą. Tiesą sakant, žinoma dar daugiau fazių būsenų, o perėjimas iš vieno į kitą yra staigus: neįmanoma būti pusę kietos arba dujos tik 20%.

Matematiškai šis procesas atrodo kaip topologinis perėjimas: jūs galite padaryti kubą ar kūgį iš kamuoliuko, netrukdydami jo struktūros vientisumui, bet norint gauti bunkelę (torą), turite peršokti, pertraukti ir klijuoti skylės kraštus. Tokie staigūs faziniai perėjimai įvyksta su kitomis cheminės savybės, pavyzdžiui, su superlaidžiu. Maždaug po 0 ° C vanduo virsta ledais, gyvsidabris, atvėsęs iki beveik -273 ° C, atsparumas staiga nusileidžia iki nulio. Tas pats pasakytina ir apie klampumą: žemiau kritinės temperatūros, vidinė trintis tarp skysčio dalelių išnyksta vienu smūgiu.

Michael Kosterlitz

Staigūs perėjimai būdingi daugeliui kvantavimo efektų, ne tik superlaidumo ir superlaidumo.Pavyzdžiui, jei pastumate plokščią laidą su nuolatine srovė magnetiniame lauke ir žemoje temperatūroje, tada padidėjus magnetiniam laukui, pasipriešinimas pasikeis pakopomis, iš vieno "žingsnio" į kitą, atsižvelgiant į kvantinį Hall effect, kuris buvo atrastas devintajame dešimtmetyje. Teorinį šios priežasties paaiškinimą nustatė Davidas Toulessas, vadovaudamasis sovietų fiziko Vadimo Berezinskio pasiūlymu.

Net dešimtmetį prieš "Tauless" jis studijavo superlaidumą plokščiose dvimačiose sistemose ir apibūdino jį per superlaidžios srovės sūkurius. Berezinskis parodė, kad žemiau pereinamojo taško šie sūkuriai sudaro stabiliąsias poras su "antivoraktais", tačiau esant aukštai temperatūrai virš jų kritinio, jų ryšys yra sunaikinamas – medžiaga praleidžia beveik vieną šuolį. Jo Towlesso, o vėliau ir Kosterlitzo skaičiavimai buvo ištobulinti iki visiškos fizinės teorijos lygio, kad topologinės fazės perėjimai gavo jų vardus, nors pats Berezinskis, deja, negyveno jo Nobelio premijos laureatu.

Duncan Haldane

Vėliau topologinis požiūris pasirodė naudingas daugelio kitų fizinių reiškinių paaiškinimui – pavyzdžiui, vienmodių magnetinių grandinių elgesiui, kurį sugebėjo padaryti Duncan Haldane.Iš pirmo žvilgsnio tai atrodo kaip egzotiškas kvantui natūra, tačiau praktikoje greitai pritaikoma Berezinskio-Tauless-Kosterlitzo pereinamojo laikotarpio teorija.

Pvz., 2013 m. Buvo įmanoma prognozuoti, kad plokščia medžiaga, sulankstyta šešiakampiu alavuotų atomų grotelėmis, būtų unikalių naudingų savybių, pavyzdžiui, išlaikant superlaidumą kraštuose net esant aukštai temperatūrai, viršijančiai kritinę. Po dvejų metų tokia dvimačio alavolio medžiaga, vadinama stan, buvo gauta laboratorijoje. Bet artimiausioje ateityje tai gali tapti vienu iš pagrindinių kvantinių kompiuterių ir naujos kartos elektronikos elementų.

Chemija: mašinos ir mašinos

Prizas chemijoje (ir čia mes neslėpsime, Ignobelevskaya) gavo koncerno vadovybę Volkswagen AG – už išradingą požiūrį į oro taršos problemą. Užuot įdiegę efektyvesnę išmetamųjų dujų valymo sistemą, inžinieriai šiek tiek "pakeitė" valdiklį. Vos tik kompiuteris užregistravo bandymų eigą, jis išvertė variklį neekonomiškai, tačiau jo išmetamųjų teršalų veikimo režime jis buvo skirtingas azoto oksidų kiekio atžvilgiu.Kelyje automobilis grįžo į ekonominę programą, patenkintas į vartotojų poreikius ir per dešimtį kartų viršijo nustatytus taršos lygius.

Istorija aplink Volkswagen verta atskiros detektyvinės istorijos: ji prasidėjo jau 1980-aisiais, kai Vokietijos kompanijos benzininiai automobiliai turėjo labai sėkmingų katalizatorių. Tačiau naujiems turbokompresuotiems dyzeliniams varikliams, kurie jau įrengti automobiliuose Volkswagen 2000-aisiais būdingas didesnis deguonies kiekis išmetamosiose dujose, o tradicinės priemonės nebeatsprendžia užduoties sumažinti kenksmingų azoto oksidų. Manydama, bendrovės vadovybė nusprendė sukurti naują technologiją, kuri iki 2009 m., Kai dyzeliniai automobiliai pradėjo pardavinėti, dar nebuvo pasiruošę.

Cheating, kuris, kaip paaiškėjo, žinojo dešimtys pagrindinių figūrų Volkswagen, pasirodė nepriklausomų testų metu, o tai sukėlė pasaulinių proporcijų skandalą. Procesas vystėsi lėtai, bet neabejotinai: dešimtojo dešimtmečio pabaigoje buvo skelbiamos pirmosios nepasitenkinimo ataskaitos, o oficialūs Europos ir Amerikos reguliuotojų duomenys buvo paskelbti tik pastaraisiais metais.Pažeidimas baigėsi 2009-2015 m. Pagamintais dyzeliniais automobiliais ir nuostoliais, kuriuos net Nobelio premija netgi padengs net Nobelio premija. Beje, jo piniginis ekvivalentas 2016 m. Buvo 8 milijonai Švedijos kronų, beveik 57 milijonai rublių pagal dabartinį valiutos keitimo kursą.

Jean-Pierre Sauvage

Šią sumą vienodomis dalimis padalins naujai iškalti Nobelio premijos laureatai chemijoje – įdomu sutapimu, taip pat ir mašinų kūrėjais. Išėjęs į pensiją prancūzų mokslininkas Jean-Pierre Sauvage ir jo kolegos James Stoddart iš JAV Šiaurės vakarų universiteto ir Nyderlandų Groningeno universiteto profesorius Bernardas Föring gavo apdovanojimą už įrenginių, veikiančių su atskirais atomais, molekulėmis ir jų jungtimis. Tai yra – molekulinės mašinos.

Čia dar kartą turime prisiminti topologiją, nors tai visiškai kitokia prasme. Įsivaizduokite molekulę, susidedančią iš dviejų sujungtų žiedų (katenano). Kiekvieno žiedo atomai tarpusavyje sujungiami įprastu cheminiu ryšiu, tačiau pačių žiedų ryšys atsiranda dėl paprastos geometrijos – tokia nuoroda bus vadinama topologine.Jų gamyba pasirodė esanti gana lengva užduotis: dviejų žiedų catenane buvo sintezuota tik 1963 m., O iš trijų – 1969 m., Tačiau sintezės reakcijos vis tiek buvo gėdingai mažos. Tik 1983 m. "Sovazh" rastas naujas ir veiksmingas metodas.

Jamesas Stoddartas

Prancūzijos chemikas naudojo žiedus su neigiamai įkrautais atomais (deguonimi ir azotu), kurio liumenyje buvo susietos teigiami metalo jonai. Šie elementai buvo pridėti prie pusbrangių pusių, kurios, sąveikaujant su metalu, patys buvo sujungtos į tą pačią pirmojo žiedo anga. Tada chemikai fiksavo juos antrąja žiede, po kurio metalas buvo pašalintas. Šis metodas suteikė tinkamą išeitį, o po kai kurių pakeitimų Jamesas Stoddartas gavo net penkis žiedus su katenanais ir tuo pačiu metu rotaksanus, kitą rūšį supramolekulinių junginių, pavyzdžiui, hantelio su žiedu ant jo, kuris negali atsikratyti dėl didelių ribų grupės prie galų.

Pakeičiant tirpalo redokso savybes, buvo įmanoma kontroliuoti krūvio pasiskirstymą rotaksano žiede, verčiantis judėti iš vieno įrišimo centro ant hantelio į kitą, judėti ašiai.Toks rotaksanas tapo pirmuoju žmogaus sąmoningai sukurtu molekuline mašina, o 2000 m. Pradžioje buvo gauta gana sudėtingų prietaisų, įskaitant "molekulinį liftą" ir "molekulinius raumenis".

Bernardas Feringa

Bernardas Feringa nuėjo kitu būdu per klasikines kovalentines obligacijas. Viena jungtis tarp poros anglies atomų yra panaši į ašį – jos galuose esančios grupės beveik laisvai pasislenka, bet dvigubas, kai bandoma pasukti, yra sugadintas. Fehringas atrado būdą apeiti šį draudimą prisijungdamas prie didelių grupių poros prie dvigubos jungties galų, kurie sukimosi metu žymiai trukdo vienas kitam. Tai buvo apgauti: atsidūrę nepatogioje padėtyje, grupės nepavyko grįžti į pradines pozicijas, bet "sugriebė" tarpusavyje, deformuodamos ryšį ir likvidavęs toliau – siekdamos savo pradinės orientacijos, jau sukūrėme visišką posūkį. Kruopščiai keisdami molekulių struktūrą, mokslininkai pasiekė milžinišką šio sukimosi greitį – daugybę milijonų apsisukimų per sekundę.

2011 m. "Feringa" parodė tikrą molekulinę automobiliją, surinktą iš poros tokių rotaksaninių variklių, sujungtų grandine, kaip važiuoklė.Vis dar nežinoma, ką daryti iš šių nuostabių pokyčių: mokslininkai bando skirtingus dizainus, mokosi naujų principų, nežinodami, ko jie gali būti reikalingi ateityje. Šiuo atžvilgiu Nobelio premijos žiuri pažymėjo, kad šiuo metu molekulinių variklių sukūrimas išlieka tokio lygio, kuriuo elektros varikliai buvo XIX a. Pradžioje. Ir, kaip varikliai, šios mašinos, be abejo, rastų pritaikymą – tikriausiai dar daugiau briliantų, nei mes galime įsivaizduoti.


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: