Нобелевская премия 2016 г. была отдана ученым, которые отличились работой над теоретическими основами сверхпроводимости, созданием молекулярных машин и механизмами самоутилизации клеточных компонентов (аутофагия). Также премию присудили президенту Колумбии за прекращение гражданской войны в стране.
Физика
Кому — Дэвид Таулесс, Дункан Халдейн, Майкл Костерлиц.
За что — топологические фазовые переходы и топологические фазы материи (подробнее здесь).
Лауреаты Нобеля нынешнего года исследовали фазы материи (специфические состояния). Их работа 1970-80 гг. касалась состояний, в которых оказывается материя, когда становится тонкой как пленка, или замороженной практически до абсолютного нуля. В результате работы ученые пришли к выводу, что удивительные свойства материи в таких специфических фазах (например, сверхпроводимость при экстремально низких температурах или сверхтекучесть) может быть объяснена с помощью математической топологии.
Топология — раздел математики, который изучает свойства пространств, неизменных при деформации (например, объекты растягиваются или скручиваются). Чтобы объяснить смысл топологии, один из членов Нобелевского комитета в ходе объявления о вручении премии провел демонстрацию на примере булки, бублика и кренделя. У булки нет дыр, она целостная, у бублика — одна дыра, у кренделя — две. Как бы эти булки, бублики и крендели ни скручивали, как бы ни деформировали, количество дырок в них останется неизменным.
При обычном фазовом переходе материи (вода замерзает) меняются ее свойства (становится твердой, расширяется), изменения происходят «скачками». Топологические фазовые переходы отличаются тем, что меняется топология объекта. Таким образом, булку можно сплющивать до бесконечности, дырки в ней не появятся. Чтобы в этом объекте появились дырки, их надо целенаправленно сделать, изменяя его топологию (сделать из булки бублик). Под этими «дырками» физики подразумевают «вихри» различной направленности. А сам топологический переход — это, по сути, возникновение таких вихрей, которые меняют топологию объекта и, соответственно, его свойства проводимости.
Таким же образом, используя математическую топологию, ученые смогли пролить свет на то, как тонкие пленки гелия при экстремально низких температурах меняют фазу материи, и как изменение фазы меняет их свойства (проводимость). Они также объяснили, почему свойство сверхпроводимости исчезает при повышении температуры.
Детальное объяснение работы лауреатов Нобелевской премии по физике 2016 можно прочитать
Химия
Кому — Жан-Пьер Соваж, Бернард Феринга, Фрезер Стоддарт.
За что — создание и синтез молекулярных машин (подробнее здесь).
Лауреаты Нобелевской премии по химии 2016 г. довели машины до миниатюрного состояния, вывели химию на новый уровень и фактически разработали молекулу с контролируемыми процессами.
Первый шаг в этом направлении сделал химик Жан-Пьер Соваж. В 1983 г. он соединил две кольцевые молекулы в цепь, названую катетаном. Обыкновенно молекулы соединены сильной ковалентной связью, а в такой цепи — более свободной механической. Части этой цепи могут производить действия в соответствии друг с другом (например, растягиваться). Второй шаг совершил Фрезер Стоддарт. В 1991 г. он синтезировал ротаксан. Ученый присоединил кольцо к длинной молекулярной оси, само кольцо было способно свободно двигаться вдоль этой оси.
Бернард Феринга, в свою очередь, первым разработал молекулярный двигатель. В 1999 г. у него получилось заставить такой молекулярный винт вращаться постоянно в одном направлении под действием света. Используя этот молекулярный двигатель, он смог вращать стеклянный цилиндр, в 10 тыс. раз больше самого двигателя.
В пресс-релизе Нобелевского комитета указывается, что такие молекулярные машины, скорее всего, будут использованы в будущем для разработки новых материалов, сенсоров и энергосберегающих систем. По мнению самих ученых, их работу можно будет использовать в медицине, в частности, для запуска в организм человека микророботов с различными задачами.
Медицина
Кому — Ёсинори Осуми.
За что — механизмы аутофагии (подробнее здесь).
Ученый обнаружил и прояснил механизмы, лежащие в основе аутофагии, фундаментального процесса деградации и утилизации компонентов клетки.
Дословно с греческого языка аутофагия означает «самопоедание». Впервые эта концепция начала развиваться в 1960 гг., когда исследователи обнаружили, что клетка способна уничтожать собственные компоненты, включая их в часть мембраны через формирование пузырчатых мембранных мешков. После выведения компонентов самой себя в эти мембранные мешки, клетка отправляет их в «зону отходов» (лизосома), после чего перерабатывает и разлагает.
В 1990 гг. Ёсинори Осуми исследовал дрожжи, чтобы определить гены, ответственные за механизм аутофагии. Он работал над прояснением механизмов аутофагии у дрожжей, но продемонстрировал, что аналогичные сложные механизмы работают и в клетках человеческого организма. В результате, открытия ученого дали новое понимание процесса само-утилизации содержимого клетки. Они также позволили понять, насколько важна роль аутофагии в различных физиологических процессах.
Благодаря работе ученого и его последователей, стало понятно, что аутофагия может быстро обеспечивать энергетическую подпитку и строительные блоки для восстановления клеточных компонентов. Она исключительно необходима как ответ клетки на стресс (голод, инфекция). Так, благодаря аутофагии клетка может избавиться от вирусов и бактерий. Аутофагия используется клеткой для устранения поврежденных белков и органелл, а это критически важно для устранения негативных следствий процесса старения.
Нарушение механизма аутофагии может быть связано с болезнью Паркинсона, сахарным диабетом II типа и рядом заболеваний пожилого возраста. Проблемы в этом механизме могут также быть связаны с раком. В результате, в настоящее время ведутся исследования и разработки лекарств по борьбе с нарушением механизма аутофагии при ряде специфических заболеваний.
Мир
Кому — Хуан Мануэль Сантос.
За что — усилия по окончанию 50-летней гражданской войны в Колумбии.
Президент Колумбии Хуан Мануэль Сантос удостоился премии мира за то, что добился подписания мирного соглашения между правительством и радикальной группировкой FARC (Революционные вооруженные силы Колумбии).
Позднее вопрос об этом соглашении был поставлен на национальном референдуме, исход референдума оказался для президента неожиданным. Большинство граждан страны (50,24%) высказались против соглашения и за продолжение военных действий. В настоящий момент существует реальная вероятность того, что соглашение будет разорвано, а в стране снова вспыхнет гражданская война. Однако, несмотря на шаткую ситуацию, стороны – президент Сантос и лидер FARC Родриго Лондоньо — пока уважают перемирие.
Гражданская война в Колумбии ведется с 1960 гг. На одной стороне конфликта действуют партизанские движения, военизированные группировки и нарко-синдикаты, на другой – правительство страны. FARC постоянно обвиняют в связях с наркокартелями и заработках на наркотрафике. Правительство страны, при поддержке США, активно борется как с боевиками, так и с незаконным оборотом наркотиков.
Большинство погибших в ходе долгоиграющего конфликта между боевиками и правительством – мирные жители. С начала гражданской войны в Колумбии погибли около 220 тыс. человек, а перемещенными оказались около 6 млн человек.
Премия мира этого года — своего рода кредит доверия, поощрение мирных усилий президента Сантоса и народа Колумбии в целом. Таким образом Нобелевский комитет постарался выразить поддержку мирного процесса в ситуации нестабильности и перспективы возврата страны к насилию.
