Нобелевская премия — 2017: от черных дыр до биомолекул, из кино в лауреаты

В этот понедельник завершилась ежегодная Нобелевская неделя, в ходе которой стали известны имена тех, кто получит заветную награду в 2017 году.

В отличие от скандальных награждений предыдущих лет (достаточно вспомнить Светлану Алексиевич или Боба Дилана) в этот раз в центре внимания Нобелевского комитета оказались объективно достойные по мнению большинства личности — авторитетные ученые и признанный во всем мире писатель. Конечно, определенное недоумение вызвала Нобелевская премия мира, но и она ввиду некоторой незначительности награжденной организации не вызвала большого шума. Все прошло тихо и мирно, несмотря на то, что многие открытия, удостоенные премий, по сути произвели настоящую революцию в своих отраслях.

Россиян среди лауреатов в этом году не оказалось, хотя отмеченные достижения косвенно связаны с работой российских ученых. Зато сразу трое награжденных успели засветиться в кино, причем вполне успешно.

Но давайте обо всем по порядку.

Как работают «биологические часы»

Давно известно, что у всех живых организмов, включая людей, есть внутренние биологические часы, которые помогают подстраиваться и адаптироваться к ежедневному суточному ритму. Но как именно они работают? Лауреатам премии в области физиологии и медицины удалось заглянуть внутрь этих «часов» и объяснить принцип их функционирования.

Американские ученые Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг удостоены награды «за открытие молекулярных механизмов, контролирующих циркадные (суточные) ритмы». Свои исследования они проводили, используя в качестве экспериментальной модели плодовую муху дрозофилу. Недаром они в шутку назвали ее «четвертым лауреатом». С ее помощью они смогли выделить гены, контролирующие нормальный ежедневный биоритм, и установить белковые компоненты, участвующие в этом процессе.

На тех же принципах, что и у дрозофилы, биологические часы работают в клетках всех живых организмов, включая человека. Они адаптируют нашу физиологию к различным фазам дня, регулируя такие важнейшие функции организма, как гормональный уровень, сон, температура тела, обмен веществ и даже поведение.

Исследования лауреатов, в частности, помогают понять, почему мы испытываем дискомфорт после длительного авиаперелета, во время которого пересекаем сразу несколько часовых поясов. Это состояние они описывают термином «джетлаг», обозначающим временное несоответствие между нашими внутренними часами и внешними факторами.

Ученые отмечают, что хроническая рассинхронизация нашего образа жизни с тем ритмом, который задает наш внутренний хронометр, значительно повышает риск возникновения различных заболеваний — от бессонницы и ожирения до психических расстройств и рака.

По сути, своей работой лауреаты этого года открыли новую область научных исследований — так называемую циркадную биологию. Это направление исследует взаимосвязь биоритмов с нашим самочувствием и имеет очевидный прикладной характер.

Что касается России, то в последний раз награды в области физиологии и медицины наши ученые получали еще до революции. В первое десятилетие существования премии ее лауреатами стали Иван Павлов и Илья Мечников. В советское время достижения отечественных врачей и физиологов практически не выходили за пределы страны, а разгром генетики окончательно уничтожил любые наши шансы на прорыв в этой сфере. К сожалению, сегодня российские биохимики смогут претендовать на Нобелевскую премию только в случае создания революционного лекарства от какой-нибудь неизлечимой болезни. Других вариантов, увы, нет.

От события до открытия — миллиард лет

Космический катаклизм, который принес премию по физике лауреатам этого года, произошел 1,3 млрд лет назад. Именно тогда, задолго до появления нашей цивилизации на окраине Вселенной произошло слияние двух черных дыр. Их столкновение породило гравитационные волны, которые удалось обнаружить 14 сентября 2015 года, когда они достигли Земли.

Существование таких волн предсказал еще Альберт Эйнштейн в рамках общей теории относительности. Правда, сам он был убежден, что из-за чрезвычайно малой интенсивности зафиксировать или измерить их будет невозможно. Именно поэтому его последователи сосредоточились на наблюдении за объектами и явлениями космического масштаба, которые являются потенциальными источниками гравитационных волн. В их числе — тесные двойные звездные системы, быстровращающиеся пульсары, столкновения нейтронных звезд или черных дыр, взрывы сверхновых.

Но, кроме объекта наблюдения, необходим и инструмент, с помощью которого эти самые гравитационные волны можно обнаружить. В 1962 году советские физики Михаил Герценштейн и ныне здравствующий Владислав Пустовойт предложили использовать для этих целей лазерный интерферометр. Ныне утверждается, что их статья, казавшаяся по тем временам фантастикой, осталась незамеченной. Но уже через несколько лет американский ученый Джозеф Вебер воскресил эту идею и попытался создать такой детектор в лабораторных условиях. Вскоре он поспешил заявить, что обнаружил гравитационные волны, хотя подтвердить свое «открытие» ему не удалось.

Параллельно с Вебером этим вопросом занялся американский физик немецкого происхождения Райнер Вайсс. В середине 70-х годов он провел анализ возможных источников фоновых помех, которые могли бы исказить результаты измерений, и предложил свою конструкцию детектора, позволяющего подавить эти помехи. Разработкой прототипов лазерного интерферометра занимались также группы под руководством физика-теоретика Кипа Торна и его коллеги по Калифорнийскому технологическому институту Рональда Древера, который, к сожалению, скончался этой весной. Именно эта троица в начале 80-х годов выступила с идеей создания LIGO (лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории) — огромного и очень дорогого детектора, который по своему масштабу можно в некоторой степени сопоставить с Большим адронным коллайдером.

Приступить к реализации проекта стоимостью свыше 300 млн долларов удалось в начале 90-х годов. У руля LIGO встал Барри Бэриш, чья решительность и целеустремленность во многом обеспечили успех совместному проекту, в котором на сегодняшний день участвуют свыше тысячи исследователей из более чем 20 стран мира, в том числе России. Достаточно сказать, что огромный вклад в проект внесла группа отечественных ученых под руководством академика Владимира Брагинского, скончавшегося в прошлом году. Сейчас на LIGO работают сразу две российские группы под руководством профессора Валерия Митрофанова и недавно избранного президента РАН Александра Сергеева.

Обнаружение детектором LIGO гравитационных волн в сентябре 2015 года по своей значимости сравнимо с доказательством существования бозона Хиггса. Без сомнений, это одно из наиболее выдающихся открытий последних лет, если не всего XXI века. Как отмечается в пресс-релизе Нобелевского комитета, «гравитационные волны являются прямым доказательством искривления пространства-времени. Это нечто совершенно новое, и тех, кто преуспеет в их обнаружении и интерпретации, ждет множество открытий». Поэтому Нобелевскую премию по физике, которой удостоены Райнер Вайсс, Барри Бэриш и Кип Торн «за решающий вклад в детектор LIGO и наблюдение гравитационных волн», можно считать абсолютно заслуженной и закономерной. Их имена на нобелевской доске почета многие хотели увидеть еще в прошлом году, но в дело вмешалась бюрократия — прием номинаций заканчивается 31 января, а об открытии было объявлено только в феврале. На этот раз справедливость восторжествовала, хоть и не для российских ученых.

Кстати, имя отечественного астрофизика, академика РАН Рашида Сюняева в этом году называлось в числе наиболее предпочтительных кандидатов на «Нобелевку». Спектр его исследований достаточно широк, и большинство из них находится в авангарде современной науки, как, например, изучение различных аспектов реликтового излучения Вселенной. Работы в этой отрасли как минимум дважды удостаивались Нобелевской премии, и это не предел. Можно не сомневаться, что ученый, чьим именем названо целое явление — эффект Сюняева — Зельдовича, с полным правом может и в дальнейшем претендовать на получение высокой международной награды.

Конечно, обывателю сложно понять значение открытия нобелиатов этого года. В таком случае можно вспомнить фильм Кристофера Нолана «Интерстеллар», во многом основанный на научных гипотезах и исследованиях в области астрофизики. Научным консультантом и исполнительным продюсером картины был как раз новоиспеченный лауреат Кип Торн. Впоследствии он выпустил работу, объясняющую, что события фильма не столь фантастичны, как может показаться на первый взгляд, и что современная наука открывает такие горизонты, которые и не снились фантастам.

Увидеть все

Изображение в науке — это своего рода ключ к пониманию природы различных явлений. Многие прорывы в биологии, химии, физике основаны на успешной визуализации объектов, невидимых человеческому глазу. Однако с помощью имевшихся технологий было достаточно сложно, а чаще — невозможно получить изображение большинства молекулярных структур биологического происхождения.

Лауреаты Нобелевской премии по химии 2017 года в корне изменили эту ситуацию, предложив метод криоэлектронной микроскопии, который в настоящее время широко используется учеными всего мира. Он позволяет упростить и в то же время значительно улучшить визуализацию биомолекул.

Для многих читателей не секрет, что оптический микроскоп давно уступил место электронному, позволяющему получить изображение со значительно большим увеличением. Вместо светового потока в таком микроскопе используется мощный пучок электронов, просвечивающий помещаемый в него объект. Но поскольку под воздействием электронов биологический материал разрушается, долгое время электронная микроскопия считалась пригодной только для визуализации неживой материи.

Британскому биологу Ричарду Хендерсону удалось использовать электронный микроскоп для получения трехмерного изображения белка в сверхвысоком (атомном) разрешении. Этот прорыв продемонстрировал большой потенциал технологии, которую усовершенствовал немецко-американский биофизик Иоахим Франк. Он разработал метод, позволяющий из двумерных изображений электронного микроскопа с помощью соответствующей обработки получить четкую трехмерную структуру.

Подлинную революцию в этой технологии совершил швейцарский биофизик Жак Дюбоше, добавив в процесс еще один элемент — воду. Как правило, вода испаряется в вакууме электронного микроскопа, что приводит к разрушению биомолекул. Дюбоше удалось витрифицировать (остекловать) воду, то есть охладить ее так быстро, что она затвердевала в своей жидкой форме вокруг биологического образца, позволяя молекулам сохранять свое естественное состояние даже в вакууме.

По следам этих открытий каждый элемент электронного микроскопа был оптимизирован, и теперь исследователи могут запросто создавать трехмерные структуры биомолекул в высочайшем разрешении. Любой желающий может найти в интернете, например, изображение белка, вызывающего устойчивость к антибиотикам, или поверхности вируса Зика, полученные с помощью криоэлектронного микроскопа. Причем исследователи могут визуализировать биомолекулы в различных фазах и изучить процессы, о которых наука даже не подозревала.

По мнению академиков, присудивших Нобелевскую премию по химии Жаку Дюбоше, Иоахиму Франку и Ричарду Хендерсону «за развитие криоэлектронной микроскопии высокого разрешения для определения структуры биомолекул в растворах», их работа является решающим фактором как для базового понимания химии жизни, так и для развития фармацевтики.

Стоит сказать, что исследования, проведенные с помощью криоэлектронной микроскопии, уже не раз были отмечены Нобелевской премией. Например, в 2009 году, когда группа ученых получила награду по химии за исследование структуры и функции рибосом. Или в 2013 году, когда премией в области физиологии и медицины было отмечено открытие механизма регуляции везикулярного транспорта — главной транспортной системы наших клеток.

Россия на сегодняшний день может гордиться лишь одной наградой в области химии — в 1956 году «Нобелевку» получил советский ученый Николай Семенов. Впрочем, впервые за долгое время в этом году в числе претендентов на химического «Нобеля» появилось имя российского исследователя Георгия Шульпина, разрабатывающего новые методы синтеза органических соединений.

На стыке Востока и Запада

Вопреки прогнозам ни кенийский прозаик Нгуги Ва Тхионго, ни японский писатель Харуки Мураками, ни канадская романистка Маргарет Этвуд не стали в этом году лауреатами Нобелевской премии по литературе. И это в какой-то мере справедливо, потому что любое из этих награждений вызвало бы шквал обывательской критики: «Мураками — попса», «Этвуд — канадцы недавно получали», «Нгуги — кто это вообще такой?».

Несмотря на то, что в последние годы Шведская академия стремится включить в орбиту премии окололитературные тексты и жанры, как в случае с документальной прозой Светланы Алексиевич или песенной лирикой Боба Дилана, в этот раз она решила обойтись без сюрпризов. И присудить награду всемирно известному английскому прозаику японского происхождения Кадзуо Исигуро, «который в романах огромной эмоциональной силы раскрыл бездну, лежащую за нашим иллюзорным ощущением связи с миром».

Конечно, как и в каждом таком награждении, здесь можно увидеть некоторый символ. В этот раз академики решили подчеркнуть универсальность художественного слова, для которого нет границ и рамок. Исигуро — это своего рода гражданин мира, мультикультуралист. Он родился в Японии, вырос, получил образование и прославился как писатель в Англии, впитав в себя все лучшее от двух таких несхожих культур. Он пишет на английском языке, но с некоторой японской отстраненностью, создавая произведения, оказывающие на читателя сильнейшее эмоциональное воздействие. Говоря о лауреате, секретарь Шведской академии Сара Даниус отметила, что его творчество — это смесь Джейн Остин и Франца Кафки с толикой Марселя Пруста.

Именно он, японец по происхождению, создал едва ли не самый «английский» роман второй половины XX века «Остаток дня» (1989), который мгновенно получил огромную популярность, получил Букеровскую премию, был блестяще экранизирован Джеймсом Айвори с Энтони Хопкинсом и Эммой Томпсон в главных ролях.

Одной из главных тем его произведений является память. Герои часто обращают взгляд в прошлое, переосмысливая свою жизнь, принимая ту или иную версию собственной биографии, а то и вовсе предпочитая забыть, потому что воспоминания открывают страшную правду о себе. С этой точки зрения особенно показателен последний на сегодняшний день роман «Погребенный великан» (2015), погружающий читателя в фантастическое британское средневековье.

Огромную популярность у молодежи получил роман «Не отпускай меня» (2005), особенно после экранизации с Кирой Найтли и Эндрю Гарфилдом в главных ролях. В нем Исигуро рисует довольно мрачное антиутопическое будущее, поднимая не только темы памяти, но прежде всего свободы — свободы выбора, свободы воли, порой ставя под сомнение ее необходимость для человека.

Проблематика произведений Исигуро как никогда созвучна дню сегодняшнему, где остро стоят и вопросы свободы, и тема коллективного беспамятства. Но главная ценность его романов — в их подлинной художественности, блестящем владении словом, умении увлекательно рассказать сложную историю, заставить читателя не только думать, но и сопереживать.

В настоящее время в творческой копилке автора — восемь романов. Все они выходили на русском языке и, скорее всего, в ближайшее время будут переизданы. Впрочем, их можно приобрести и в электронном виде. Можно только порадоваться за тех, кто еще не читал Исигуро, потому что их ждет встреча с настоящей Литературой.

Мир без ядерной чумы

Самая политизированная из Нобелевских наград — без сомнения, премия мира, присуждаемая норвежским парламентом. Кого только не прочили в лауреаты этого года — и представителя Евросоюза Федерику Могерини вкупе с иранским министром иностранных дел Мохаммадом Зарифом за соглашение по иранской ядерной программе, и сирийскую миротворческую организацию «Белые каски», и российскую «Независимую газету».

Но Нобелевский комитет, как всегда, преподнес сюрприз, присудив премию Международному движению за уничтожение ядерного оружия (ICAN) «за деятельность, направленную на привлечение внимания к катастрофическим гуманитарным последствиям любого использования ядерного оружия, и основополагающие усилия по достижению запрета таких вооружений на основании договора».

Награждение поставило в тупик и экспертов, и мировое сообщество. Одни полезли в интернет в поисках информации об этом движении, другие поспешили заявить об утопичности деятельности награжденной организации и недальновидности Нобелевского комитета. Особо подчеркивалось, что на сегодняшнем этапе развития цивилизации стабильная мировая архитектура невозможна без ядерного паритета сверхдержав.

Что же известно об этом движении? ICAN — молодая организация, ей всего 10 лет. Важнейшим ее достижением на сегодняшний день является Договор о запрещении ядерного оружия, принятый 7 июля 2017 года в ООН. Это международное соглашение, которое запрещает разработку, испытание, хранение, приобретение, транспортировку и использование таких видов вооружений. В настоящее время договор открыт для подписания и будет ратифицирован после того, как его подпишут 50 стран.

Особую пикантность награждению придает тот факт, что инициатором движения выступила организация «Врачи мира за предотвращение ядерной войны», уже получавшая премию в 1985 году. У ее истоков стояли советские и американские врачи, подхватившие миротворческие инициативы руководителей двух государств Леонида Брежнева и Джимми Картера (кстати, тоже лауреата Нобелевской премии мира). В их числе — всемирно известный отечественный кардиолог Евгений Чазов. Именно на одном из заседаний «Врачей мира» и было принято решение о создании ICAN.

Конечно, сразу после объявления о присуждении премии на ICAN обрушилось море критики. Российские политики с усмешкой заявили о том, что предлагаемый к подписанию договор инициирован странами, не обладающими ядерным оружием, которые пытаются диктовать свои условия тем, у кого оно есть.

Но как бы там ни было, премия ICAN — это своего рода призыв, попытка обратить внимание на последствия ядерного апокалипсиса, в котором не будет победителей и проигравших. Хочется верить, что эта награда действительно сможет образумить горячие головы, которые бряцают ядерным оружием в США и Северной Корее, и сохранить нашу цивилизацию, которая с каждым днем все ближе к краю пропасти.

Ограниченная рациональность

Даже если имя американского экономиста Ричарда Талера вам ничего не говорит, то наверняка вы вспомните его яркое эпизодическое появление в фильме «Игра на понижение», где он вместе с Селеной Гомес объясняет феномен «удачной руки» в казино. Фамилия Талера часто называлась в числе возможных претендентов на награду по экономике. Поэтому, когда стало известно о том, то именно он стал лауреатом Нобелевской премии «за вклад в поведенческую экономику», научное сообщество восприняло это, как заслуженную оценку деятельности ученого. Его многолетняя работа носит вполне прикладной характер и может интерполироваться на различные, близкие нам бытовые ситуации.

Чтобы лучше понять значение исследований Талера, нужно вспомнить, что классическая экономическая теория представляла человека как упрощенную схему — он всегда заботится о собственной выгоде и принимает исключительно рациональные решения. Нынешний же «нобелиат» наглядно показал, что решения принимает живой человек, который может ошибаться и порой вести себя иррационально.

Конечно, Тейлер не первый, кто занимался поведенческой экономикой. Большинство лауреатов экономического «Нобеля» так или иначе затрагивали в своих работах эти темы. Тот же Талер много работал с психологами Амосом Тверски (не дожил до «Нобелевки») и Даниэлем Канеманом, удостоенным премии в 2002 году.

Заслуга лауреата этого года в том, что, анализируя процесс принятия экономических решений, он смог обозначить три базовых аспекта психологии человека и наглядно показать их влияние не только на поведение индивидуума в ситуации выбора, но и на рынки, политику и многие другие сферы общественной жизни.

Первый из этих аспектов — ограниченная рациональность. Принимая то или иное решение, обычный человек никогда не рассматривает все возможные варианты, думая прежде всего о долгосрочном эффекте. Напротив, зачастую он руководствуется эмоциями, порой ошибочными рассуждениями или краткосрочной выгодой.

Так, Тейлер разработал теорию «мысленного учета», объясняющую, как люди упрощают процесс принятия финансовых решений. У себя в голове они создают отдельные, якобы изолированные друг от друга счета. Простой пример — поход за продуктами в магазин и поход в ресторан проходят у нас в голове по разным статьям, несмотря на то, что и там, и там речь идет о еде. Еще один пример — возможность открыть депозитный счет и необходимость платить за кредит. Как правило, человек предпочитает создать себе «воображаемую» подушку безопасности в виде депозита, не принимая во внимание, что процент за более долгое пользование кредитом будет выше, чем ставка по сберегательному счету. То есть реальные расходы окажутся выше дохода.

Примером ограниченной рациональности служит и так называемый «эффект владения». Люди по-разному оценивают стоимость одной и той же вещи в зависимости от того, владеют ею или нет. В проведенном им эксперименте группе людей, у которых были кружки, предлагалось продать их другой группе без кружек. «Владельцы» хотели продать кружки дороже, чем «покупатели» готовы были их купить. Это связано с тем, что в глазах «владельца» ценность вещи всегда возрастает. Кстати, этот психологический прием часто используют продавцы в магазинах, предлагая покупателю потрогать вещь. Оказавшись в руках, дорогой телефон смотрится гораздо привлекательнее, чем просто на витрине, и человек скорее согласится его приобрести.

Второй базовый аспект — социальные предпочтения. Он, в частности, связан с представлением покупателя о «справедливой» или «честной» цене. К примеру, неожиданный дождь резко увеличит спрос на зонтики. Но если продавец в этот момент начнет искусственно завышать цену, то рискует проиграть, потому что клиенты предпочтут купить зонт у того, кто, по их мнению, предлагает справедливую цену. Конечно, в России это правило зачастую не работает. Достаточно вспомнить московских таксистов, резко взвинчивающих цены во время чрезвычайных ситуаций.

Третий аспект — недостаток самоконтроля. Уступка минутному соблазну — важнейшая причина того, почему наши долгосрочные планы откладываются в долгий ящик или решение начать с завтрашнего дня здоровый образ жизни так и остается невыполненным. Проблемы с самоконтролем Тейлер анализирует, используя модель «планировщик/делатель», в которой субъект выступает одновременно в двух ипостасях. «Планировщик» оценивает полезность той или иной деятельности с точки зрения долгосрочного эффекта, а «делатель» — руководствуясь исключительно краткосрочным эффектом. Но воздействовать на «делателя» «планировщик» может исключительно силой воли, что не всегда удается. Именно поэтому Тейлер вводит термин «подталкивание», предполагающее управляемый выбор.

Этим, кстати, успешно пользуются фитнес-клубы. Покупая абонемент, вы предполагаете регулярно заниматься спортом. Да, порой трудно заставить себя проснуться рано утром и отправиться на тренировку. Но мысль о потраченных деньгах делает это за вас. Именно поэтому фитнес-клубы продают, как правило, годовые абонементы, чтобы стимул вести ЗОЖ у вас был сильнее. Не забывая, конечно, и о своей прибыли.

Те же уловки используют авиакомпании, автоматически включая страховку в стоимость билета. По такой же схеме многие компании в США отчисляют часть зарплаты своих сотрудников на индивидуальные пенсионные накопления. Проще сделать это автоматически, чем ждать сознательного решения сотрудника.

Как отмечается в пресс-релизе Нобелевского комитета, теоретические исследования и прикладные разработки Ричарда Тейлера стали важным инструментарием поведенческой экономики, которая оказала глубокое влияние на многие отрасли экономических исследований и политику.

***

Нобелевская неделя завершена. Имена лауреатов объявлены. И сколько бы копий не ломалось вокруг награды, факт остается фактом. Нобелевская премия по-прежнему наиболее авторитетная и значимая награда из всех существующих в мире. А награждение ею — это бесспорное признание научных, творческих или миротворческих заслуг на благо всего человечества. И хоть нам в этом году не повезло, можно не сомневаться, что работа российских ученых или писателей еще не раз будет отмечена этой высокой наградой.