Нобелівську премію 2016 року віддали вченим, які відзначилися роботами з теоретичних основ надпровідності, створення молекулярних машин та вивчення механізмів самоутилізації клітинних компонентів (автофагія). Також премію присудили президенту Колумбії за припинення громадянської війни в країні.
Фізика
Кому — Девід Таулесс, Дункан Халдейн, Майкл Костерліц.
За що — топологічні фазові переходи та топологічні фази матерії (докладніше тут).
Лауреати Нобеля нинішнього року досліджували фази матерії (специфічні стани). Їхня робота 1970-80 рр. стосувалася станів, у яких опиняється матерія, коли стає тонкою, як плівка, або замороженою майже до абсолютного нуля. У результаті роботи вчені дійшли висновку, що дивовижні властивості матерії в таких специфічних фазах (наприклад, надпровідність за екстремально низьких температур або надтекучість) може бути пояснено за допомогою математичної топології.
Топологія – розділ математики, що вивчає властивості просторів, незмінних за деформації (наприклад, об’єкти розтягуються або скручуються). Щоб пояснити сенс топології, один із членів Нобелівського комітету під час оголошення про вручення премії провів демонстрацію на прикладі булки, бублика та кренделя. У булки немає дірок, вона цілісна, у бублика – одна дірка, у кренделя – дві. Як би ці булки, бублики та кренделі не скручували, як би не деформували, кількість дірок у них залишиться незмінною.
У разі звичайного фазового переходу матерії (вода замерзає) змінюються її властивості (стає твердою, розширюється), зміни відбуваються «стрибками». Топологічні фазові переходи відрізняються тим, що змінюється топологія об’єкта. Отже, булку можна сплющувати до нескінченності, дірки в ній не з’являться. Щоб у цьому об’єкті з’явилися дірки, їх треба цілеспрямовано зробити, змінюючи його топологію (зробити з булки бублик). Під цими «дірками» фізики мають на увазі «вихори» різної спрямованості. А сам топологічний перехід – це, по суті, виникнення таких вихорів, що змінюють топологію об’єкта та, відповідно, його властивості провідності.
У такий же спосіб, використовуючи математичну топологію, учені змогли пролити світло на те, як тонкі плівки гелію за екстремально низьких температур змінюють фазу матерії, і як зміна фази змінює їхні властивості (провідність). Вони також пояснили, чому властивість надпровідності зникає в разі підвищення температури.
Докладне пояснення роботи лауреатів Нобелівської премії з фізики 2016 можна прочитати
Хімія
Кому — Жан-П’єр Соваж, Бернард Ферінга, Фрезер Стоддарт.
За що — створення та синтез молекулярних машин (докладніше тут).
Лауреати Нобелівської премії з хімії 2016 р. довели машини до мініатюрного стану, вивели хімію на новий рівень і фактично розробили молекулу з контрольованими процесами.
Перший крок у цьому напрямі зробив хімік Жан-П’єр Соваж. У 1983 р. він поєднав дві кільцеві молекули в ланцюг, названий катетаном. Зазвичай молекули з’єднані сильним ковалентним зв’язком, а в такому ланцюзі – більш вільним механічним. Частини цього ланцюга можуть виконувати дії відповідно один до одного (наприклад, розтягуватися). Другий крок зробив Фрезер Стоддарт. У 1991 р. він синтезував ротаксан. Учений приєднав кільце до довгої молекулярної осі, кільце було здатне вільно рухатися вздовж цієї осі.
Бернард Ферінга першим розробив молекулярний двигун. У 1999 р. йому вдалося змусити такий молекулярний гвинт обертатися постійно в одному напрямку під дією світла. Використовуючи цей молекулярний двигун, він зміг обертати скляний циліндр, у 10 тис. разів більший за двигун.
У прес-релізі Нобелівського комітету зазначається, що такі молекулярні машини, найімовірніше, використовуватимуть у майбутньому для розроблення нових матеріалів, сенсорів та енергозберігаючих систем. На думку самих учених, їхню роботу можна буде використовувати в медицині, зокрема для запуску в організм людини мікророботів з різними завданнями.
Медицина
Кому — Йосінорі Осумі.
За що — механізми автофагії (докладніше тут).
Учений виявив і з’ясував механізми, що лежать в основі автофагії, фундаментального процесу деградації та утилізації компонентів клітини.
Дослівно з грецької мови автофагія означає «самопоїдання». Уперше ця концепція почала розвиватися в 1960-х рр., коли дослідники виявили, що клітина здатна знищувати власні компоненти, вводячи їх у частину мембрани через формування пухирчастих мембранних мішків. Після виведення компонентів самої себе до цих мембранних мішків клітина відправляє їх до «зони відходів» (лізосома), після чого переробляє та розкладає.
У 1990-х рр. Йосінорі Осумі дослідив дріжджі, щоб визначити гени, відповідальні за механізм автофагії. Він зясовував механізми автофагії в дріжджів, а згодом продемонстрував, що аналогічні складні механізми відбуваються і в клітинах людського організму. Відкриття вченого дає нове розуміння процесу самоутилізації вмісту клітини. Вони також дають змогу зрозуміти, наскільки важливою є роль автофагії в різних фізіологічних процесах.
Завдяки роботі вченого та його послідовників стало зрозуміло, що автофагія може швидко забезпечувати енергетичне підживлення та будівельні блоки для відновлення клітинних компонентів. Вона винятково потрібна як відповідь клітини на стрес (голод, інфекція). Так, завдяки автофагії клітина може позбутися вірусів і бактерій. Автофагію клітина використовує для усунення пошкоджених білків та органел, а це є критично важливим для усунення негативних наслідків процесу старіння.
Порушення механізму автофагії може бути пов’язано з хворобою Паркінсона, цукровим діабетом II типу та іншими захворюваннями похилого віку. Проблеми в цьому механізмі також можуть бути пов’язані з раком. Нині ведуться дослідження та розроблення ліків для боротьби з порушенням механізму автофагії за певних специфічних захворювань.
Мир
Кому — Хуан Мануель Сантос.
За що — зусилля з припинення 50-річної громадянської війни в Колумбії.
Президент Колумбії Хуан Мануель Сантос здобув премію миру за те, що домігся підписання мирної угоди між урядом і радикальним угрупованням FARC (Революційні збройні сили Колумбії).
Згодом питання про цю угоду було поставлено на національному референдумі, результат референдуму виявився для президента несподіваним. Більшість громадян країни (50,24%) висловилися проти угоди та за продовження військових дій. Наразі є реальна ймовірність того, що угода буде розірвана, а в країні знову спалахне громадянська війна. Однак, незважаючи на хитку ситуацію, сторони – президент Сантос і лідер FARC Родріго Лондоньо – поки що поважають перемир’я.
Громадянська війна в Колумбії триває з 1960-х рр. На одному боці конфлікту діють партизанські рухи, воєнізовані угруповання та наркосиндикати, на іншому – уряд країни. FARC постійно звинувачують у зв’язках з наркокартелями та заробітках на наркотрафіку. Уряд країни, за підтримки США, активно бореться як з бойовиками, так і з незаконним обігом наркотиків.
Більшість загиблих під час довготривалого конфлікту між бойовиками та урядом – мирні жителі. З початку громадянської війни в Колумбії загинуло близько 220 тис. осіб, а переміщеними опинилися близько 6 млн осіб.
Премія миру цього року – своєрідний кредит довіри, заохочення мирних зусиль президента Сантоса та народу Колумбії загалом. У такий спосіб Нобелівський комітет висловив підтримку мирного процесу в ситуації нестабільності та перспективи повернення країни до насильства.
