«Нобелі» з науки цього року дісталися винахідникам мікроскопів і діодів, а також дослідникам мозку.
Зазвичай світ з нетерпінням чекає нобелівського тижня, щоб дізнатися, які винаходи можуть в осяжному майбутньому привести суспільство до нового технологічного прориву. Але цього року інтерес до премії з боку світової спільноти дещо знизився, пише Павло Сивокінь у №41 журналу Корреспондент від 17 жовтня 2014 року.
З одного боку, коли головною темою новин стає економічна криза, науці приділяють менше уваги як політики, так і звичайні люди. З іншого, це загальна тенденція останніх років – теоретична наука все більше розходиться з суспільством і стає елітарним клубом для обраних.
«Наукові дослідження стали настільки складними, що лише кілька тисяч осіб у всьому світі можуть досконально розуміти сучасну фізику. Не дивно, що багатьом вона нецікава», – каже Корреспонденту лауреат Нобелівської премії з фізики у 2001 році Вольфганг Кетерле.
На думку вченого, зараз людей цікавлять гаджети та прикладні технології, а не фундаментальні дослідження. Дійсно, навіть у розвинених країнах компанії рівня Samsung або Аpple можуть судитися за право використовувати квадратний дизайн смартфона і вимагати одна в одної за це понад $ 2 млрд, але при цьому скорочувати витрати на дослідження напівпровідникових технологій.
Тому багато експертів заговорило про настання «сутінків прогресу». За даними патентного бюро США, кількість реєстрованих нових винаходів зростає приблизно на 5% на рік. А ось істотного розвитку в точних науках поки що немає.
Витрати на революцію гаджетів поглинули гроші, які можна було спрямувати на наукові дослідження
Як вважають експерти американського Інституту Брукінгса, витрати на революцію гаджетів поглинули гроші, які можна було спрямувати на наукові дослідження. І зараз компанії більше зацікавлені в отриманні прибутків за всяку ціну, навіть розуміючи, що без капіталовкладень в науку це тільки тимчасове явище і незабаром отримувати доходи стане нізвідки.
Але, що більш важливо, гаджети набагато знизили інтерес до фундаментальної науки. В ЄС і США в останні п'ять років відзначається значне зниження кількості студентів технічних вузів, які хотіли б працювати в цій сфері. Навіть в американській програмі економічного стимулювання, прийнятій минулого року, завдання залучення кадрів у науку заявлене як пріоритетне.
А тепер Нобелівський комітет вирішив зробити крок назустріч людям і віддав премії за винаходи, які можна зараз побачити в руках у кожної людини. Можливо, так шведські академіки вирішили зробити свій внесок у відродження інтересу до науки.
Фізичне світло
Премія з фізики цього року стала найбільш прикладною за останній час. Шведські академіки не наважилися знову нагороджувати людей, які відкрили випромінювання на далеких планетах або нові елементарні частинки. Переможцями стали японці, які просто придумали нові види світлодіодів.
Технологія, використовувана нині як підсвічування в кожному смартфоні, народилася в 1989 році. Тоді Ісаму Акасака і Хіросі Амано, співробітники Нагойського університету, створили новий матеріал – галію нітрид, штучно з'єднавши кристалічні решітки галію та азоту.
Корисність цієї речовини полягала в тому, що за осадження магнієм вона набувала властивості напівпровідника, який був здатен працювати за високих температур і не боявся перегріву. Тоді було незрозуміло, як саме можна використовувати цей матеріал.
Але в 1990-му інший японський дослідник, Сюдзі Накамура, на основі нітриду галію здійснив революцію у світлодіодній технології – створив синій діод. До цього існувало два види діодів – зелений і червоний, вони використовувалися в оптиці з 1970-х років, але не приносили значних прибутків. А Накамура розробив дешевий діод синього кольору, що споживає мінімум енергії.
Після цього вже в Каліфорнії він створив білий світлодіод, об'єднавши випромінювання вже наявних синього, червоного і зеленого діодів. Це стало початком епохи діодів в освітленні і комп'ютерній техніці.
Зараз діоди використовуються в комп'ютерах як дешеві й економічні джерела світла, які можуть працювати набагато довше звичайних лампочок і не споживають стільки енергії, нагріваючись. Японські компанії майже відразу запатентували винахід Накамури і почали його активно використовувати.
«Діоди принесли величезні прибутки із самого початку їхньої експлуатації. І зараз їх планують застосовувати в екранах і телевізорах нового покоління», – каже Корреспонденту Джулі Хефнер з Центру атомних досліджень Євросоюзу.
Ця технологія ідеально підходила для стрімкого втілення та комерційного успіху, зазначає вчений.
Мозок на чолі
У нинішньому році нобелівський тиждень особливу увагу приділив медичним дослідженням мозку та лікуванню його захворювань. Премію з медицини присудили за вивчення частини мозку, що відповідає за орієнтування і просторову пам'ять.
В середині минулого століття американський нейрофізіолог Джон О'Кіф відкрив особливу ділянку мозку в лімбічній системі – гіпокамп. Це скупчення клітин відповідає за перехід короткочасних спогадів у довгострокову пам'ять.
Пізніше, вже у 2005-му, в Центрі біології пам'яті в Норвегії відкрили тип нейронів, що відповідають за створення просторової системи координат. Ці нейрони назвали grid cells, і їхнім головним призначенням було збудження в певному місці простору. На відміну від гіпокампу, ці клітини здатні запам'ятати не тільки одне місце, в якому вони перебували, а й розвивати просторове мислення, завдяки чому людина на основі побачених місць моделює конфігурацію тих, які ще не бачила.
На основі цих відкриттів найближчим часом учені планують створити штучний протез гіпокампу для ссавців і до 2025-го випробувати імплантат уже для людей. Таким чином можна буде побороти велику частину недуг, які зачіпають пам'ять. А враховуючи, яку увагу в розвинених країнах приділяють боротьбі з хворобами Паркінсона та Альцгеймера, не дивно, що ці відкриття зараз викликають такий інтерес у широкої громадськості.
Крім того, ідеї створення кібернетичних протезів і навіть переміщення живого мозку в машину останнім часом стають все більш популярними, а без розуміння принципів роботи різних клітин мозку це неможливо.
Премію з хімії також віддали за дослідження, покликані допомогти лікувати хвороби. Номінантами стали Ерік Бейтціг, Штефан Хелль і Вільям Мернер за створення нових оптичних мікроскопів.
Перший оптичний мікроскоп створив ще у 1590 році голландський оптик Захарія Янсен. Збільшувальна здатність приладу була не такою вже й великою, не більше сучасної сильної лупи. Але потім система поступово удосконалювалася. До середини минулого століття мікроскопи могли розрізняти предмети розміром в 400-700 нм, і вчені вважали, що обійти цю межу неможливо.
До 2000 року німецький фізик і хімік Хелль запропонував новий метод мікроскопії, який базується на створенні спеціального світлового пучка, який направляється в живу молекулу і змушує її світитися. Мікроскоп навіть без електронного підсилення здатен зафіксувати цей феномен, і межі неелектронної мікроскопії відразу розсунулися до 20 нм.
Простіше кажучи, електронний імпульс змушує молекули світитися за допомогою ефекту флюоресценції. Молекули, що стають світлими, можна легко описати. Тепер цей метод широко використовують переважно в медицині, щоб визначити, наскільки деградовані клітини мозку і як їх можна відновити.
На думку торішнього нобелівського лауреата з фізики, Пітера Хіггса, в майбутньому ця премія може стати сильним засобом популяризації науки у світі.
«Золота нобелівська медаль не тільки засіб заохочення ученого, а й спосіб привернути увагу громадськості до того, що комп'ютери та нові ліки зроблені на основі відкриттів у хімії, медицині та теоретичній фізиці», – каже він.
Лауреат очікує, що вже в найближчі 10-20 років станеться науковий прорив, який виведе людство на новий рівень.
***
Цей матеріал опублікований в № 41 журналу Корреспондент від 17 жовтня 2014 року. Передрук публікацій журналу Корреспондент в повному обсязі заборонено. З правилами використання матеріалів журналу Корреспондент, опублікованих на сайті Корреспондент.net, можна ознайомитися тут.