Шесть лет до «Нобеля» и «графеновая лихорадка»
Итак, Гейм и Новоселов получили Нобелевскую премию всего спустя шесть лет после открытия свойств графена. Это открытие нельзя назвать запланированным. Изначально Андрей Гейм ставил задачу получения тончайшей пленки графита, настолько тонкой, насколько это возможно. Потратив несколько месяцев на безуспешную полировку графита, ученые по совету одного из коллег воспользовались обычным скотчем. Оказалось, что, отслаивая графит липкой лентой, можно без труда получить чешуйки толщиной всего в несколько нанометров. Однако ученые не остановились на достигнутом и поставили перед собой цель дойти до предельных показателей. Месяцы напряженной работы по 14 часов в сутки без выходных и перерывов привели их к получению пленок графита толщиной один атом (0,335 нм).
Слайд Нобелевской лекции А.К. Гейма, 8 декабря 2010 г.
В итоге ученые сделали то, что ранее считалось невозможным, и в первой же своей работе продемонстрировали удивительные электронные свойства графена — это изменение сопротивления примерно в 100 раз под действием электрического поля, тогда как для металлов эти изменения не превышали нескольких процентов. Эти первые открытия возбудили в научной среде настоящую «графеновую лихорадку», которая и привела ученых к Нобелевской премии.
Литература: «политически ангажированный писатель»
«За детальное описание структуры власти и за яркое изображение восставшего, борющегося и потерпевшего поражение человека» получил своего «Нобеля» перуанский писатель Марио Варгас Льоса. Испаноязычная литература прочно ассоциируется у всех со знаменитой триадой Борхес-Маркес-Кортасар. Теперь к этому списку, возможно, добавится новое имя. Писатель освещает такие темы как государство и власть, свобода человека, любовь и творчество. Иногда его причисляют к направлению, в котором писал Габриель Гарсиа Маркес, – магический реализм. С последним, кстати, у нобелевского лауреата был творческий конфликт, причина которого неясна широкой публике. Известно лишь, что Льоса публично дал пощечину колумбийскому классику, при том, что ранее защитил кандидатскую по его творчеству. Нобелевская премия номинально должна сравнять оппонентов, ведь в 1982 году Маркесу вручили Нобелевскую премию «За романы и рассказы, в которых фантазия и реальность, совмещаясь, отражают жизнь и конфликты целого континента».
Помимо остальных претендентов, на Нобелевскую премию по литературе в этом году рассчитывали также и русские литераторы: Белла Ахмадулина и Евгений Евтушенко.
Познакомиться с политическими взглядами Марио Варгас Льоса можно на сайте inliberty.ru, а в «Журнальном зале» есть некоторые его литературные и критические работы.
Физика: бывшие русские
Премию по физике присудили Андрею Гейму и Константину Новоселову «За основополагающие эксперименты с двумерным материалом графеном», который может открыть новые, очень широкие возможности в микроэлектронике и других технологических областях. Однако, российских журналистов интересует не столько суть достижений ученых, сколько их происхождение. Русские корни и советское образование нобелевских лауреатов дают самым оптимистичным журналистам возможность писать, что премию по физике дали русским. На самом деле, конечно же, все исследования, проведенные с гарфеном, были сделаны учеными в Великобритании, представителями которой они и являются.
Не обошлось, к счастью широкой общественности, и без скандалов. Во-первых, просочилась информация, что А. Гейма приглашают работать в Сколково, от чего он публично в резкой форме отказался в интервью российской прессе. Во-вторых, «академик» Петрик заявил на официальном сайте партии «Единая Россия», что британцам дали премию незаслуженно, а он, Виктор Петрик, первым открыл графен. При этом всем известно, что еще в начале XX века наука знала, что такое термически расширенный графит, а премия А. Гейму и К. Новоселову была вручена не за открытие графена, а за исследование его свойств.
Андрей Гейм, кстати, отличился еще и тем, что стал единственным обладателем и Нобелевской, и Шнобелевской премий вместе. «Шнобеля» ему вручили за эксперименты с «летающей» лягушкой.
По версии Thomson Reuters, премию могли присудить астрофизикам, в частности, команде проекта WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) Чарльзу Беннетту, Лайману Пейджу и Дэвиду Шпергелю за исследование реликтового излучения.
Медицина
«Самый многодетный отец» — именно так нарекли журналисты британского ученого Роберта Эдвардса, благодаря которому медицина освоила искусственное оплодотворение. Первым «ребенком» Роберта Эдвартса стала подданная Великобритании Луиза Браун, которая родилась в 1957 году. Её «сестра», девочка Лена, родившаяся таким же способом в Советском Союзе — на восемь лет младше. Эти дети «из пробирки», как и другие, появились на свет абсолютно здоровыми.
Похоже, в том, что по медицине премию дадут именно за лечение бесплодия, мало кто сомневался. Во всяком случае, о награде Р. Эдвартса стало известно шведской газете Svenska Dagbladed («Шведский ежедневник») еще за несколько часов до вручения, что противоречит законам и традициям вручения престижной премии. В Нобелевском комитете сейчас ведется расследование по этому поводу.
Между тем, духовенство всего мира смотрит на вручение Нобелевской премии за искусственное оплодотворение настороженно, представителей духовности смущают такие факторы, как нарушение «биоэтики» и вопрос «идентичности человека, его самопонимание». Так, Ватикан осудил решение Нобелевского комитета потому, что отсеивание яйцеклеток, которое происходит во время ЭКО, приравнивается, по их мнению, аборту. Представители русской православной церкви по большому счету солидарны со своими католическими «коллегами» и считают, что методы экстракорпорального оплодотворения нравственно недопустимы.
Напомним, что на Нобелевскую премию по медицине претендовали также первооткрыватели лептина (гормона ожирения) Дуглас Коулман и Джеффри Фридман.
Доступно и популярно об экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО) написано в «Википедии», а со взглядами на ЭКО российских буддистов можно ознакомиться в заметке «РИА Новостей».
Суперматериал для всего
Такая быстрая оценка вклада исследователей — большая редкость. Причиной тому стали не только потрясающие свойства нового материала — высокая электропроводность и рекордная среди всех известных материалов теплопроводность, прочность, гибкость, химическая и термическая стабильность и так далее, но и большие перспективы, которые ученые связывали с применениями графита в электронике, квантовых технологиях, робототехнике, автомобилестроении, авиационной и ракетно-космической технике и даже легкой промышленности. Спектр возможного использования графена до сих пор ширится.
Слайд Нобелевской лекции К.С. Новоселова, 8 декабря 2010 г.
Попробуем ответить на вопрос, который часто задают нобелевским лауреатам: оказались ли оправданными ожидания 10-летней давности?
Однозначного ответа на этот вопрос нет. С одной стороны, мы не ездим на работу на графеновых автомобилях и не летаем в другие города и страны на графеновых самолетах. Хотя нельзя исключить, что такое станет возможным спустя пару десятилетий. Можно вспомнить примеры алюминия и углеродного волокна, которым потребовалось несколько десятилетий, чтобы занять свою нишу в авиации. С другой стороны, за эти годы графен никого не разочаровал. Если в 2010 году еще можно было найти скептиков, то сейчас если они и есть, то предпочитают молчать. Графен всем доказал, что это не «модное» сиюминутное увлечение ученых, а открытие миру принципиально нового класса материалов — двумерных, представляющих собой одну кристаллическую плоскость толщиной всего лишь один или несколько атомов. Пока изделия с двумерными материалами являются экзотикой, но с каждым днем их становится все больше. Покупая теннисную ракетку, спортивный велосипед или смартфон, вы можете и не знать, что их характеристики улучшены использованием двумерных материалов.
Графен и рынок
Коммерческие успехи графена отстают от взрывного роста интереса к нему в науке. Тем не менее, ряд стран сделали ставку на лидерство в графеновой промышленности будущего и вложили миллиарды долларов в научные и инженерные разработки на основе графена. Прежде всего здесь следует упомянуть Китай, США, Южную Корею, Японию, Великобританию, Австралию и Сингапур, а также страны Евросоюза. В этих государствах созданы специализированные исследовательские и инжиниринговые центры, которые во многом стали драйвером для создания малых инновационных компаний, продвигающих передовые разработки на рынок, и питательной средой для таких крупных компаний, как Samsung, Huawei, Xiaomi, Airbus, Boeing, Fiat-Chrysler Automobiles, Siemens и других. Ожидается, что первыми успешными коммерческими продуктами на основе графена станут композитные материалы и функциональные покрытия, графеновые аккумуляторные батареи, печатная электроника на основе графеновых чернил, высокоскоростные фотодетекторы и высокочувствительные биосенсоры.
Первые продукты уже в продаже. Сейчас стало очевидным, что только одни высокоемкие и быстрозарядные аккумуляторные батареи на основе двумерных материалов до неузнаваемости изменят автомобильную промышленность. После 2022 года ожидается появление на рынке гибких и прозрачных солнечных батарей, суперконденсаторов, систем очистки воды, нейроинтерфейсов для обеспечения связи «компьютер-мозг» и гибких электронных устройств.
И все это — далеко не полный перечень разработок на основе графена. Интерес ученых и инженеров к двумерным материалам с каждым годом только растет. Бизнес с энтузиазмом вкладывается в технологические проекты, связанные с этими материалами, поэтому можно считать, что самое интересное нас еще ждет впереди.
Спустя 10 лет после вручения Нобелевской премии нашим соотечественникам мы уже не можем говорить только о графене, как о самом важном, самом известном и упоминаемом двумерном материале. За эти годы ученые и инженеры обнаружили сотни других двумерных материалов
Миру открылась новая вселенная, которая еще требует осмысления, и для этой вселенной нам только предстоит создать свою «таблицу Менделеева». Нет сомнений, что мы еще увидим нобелевские премии за ван-дер-ваальсовы гетероструктуры и новые функциональные материалы.
Краткая памятка про хиггсовский бозон
— Правда ли, что хиггсовский бозон отвечает за массу всех частиц во Вселенной?
— Нет, неправда. Хиггсовский бозон ничему не дает массу. Массу дает хиггсовское поле, а бозон — лишь микроскопическая «рябь», возмущение этого поля. Кроме того, хиггсовское поле отвечает вовсе не за всю массу всех частиц. Оно дает массу электронам, мюонам, некоторым другим тяжелым частицам. Масса протонов и нейтронов возникает почти целиком за счет совсем другого механизма. Так что хиггсовское поле отвечает примерно за 1% от массы всего вещества вокруг нас. Черные дыры, неоткрытые пока частицы темной материи и, возможно, нейтрино получают свою массу тоже за счет иных источников.
— А сколько вокруг нас хиггсовских бозонов?
— Нисколько. Время жизни бозона Хиггса ничтожно, и он распадается после своего рождения, не успев даже ни с чем толком провзаимодействовать. Родиться в природных процессах он не может; необходимые условия есть только на Большом адронном коллайдере и в редких астрофизических процессах высоких энергий.
— Зачем тогда хиггсовский бозон нужен физикам, если он нигде и не появляется?
Затем, что он поможет узнать свойства и происхождение хиггсовского поля. Бозон — ничто, поле — всё, но только это поле иными способами изучить не удастся. Вопрос «Кому вообще всё это надо?» тут не обсуждается.
— Если хиггсовский бозон уже открыт, зачем его изучать дальше?
— Физикам нужно не столько убедиться в наличии бозона Хиггса, сколько измерить его свойства. Это можно сделать, только организовав рождение и распад бозона Хиггса очень много раз и проведя статистическую обработку данных. Это требует нескольких лет работы коллайдера и тщательной обработки результатов. Промежуточные результаты исследований появляются регулярно.
— Если хиггсовское поле дает массу другим частицам, то что дает массу хиггсовскому бозону?
— Тут есть два ответа: упрощенный и настоящий. Упрощенный таков: само хиггсовское поле и дает, потому что оно взаимодействует само с собой. Настоящий намного сложнее. Если ограничиться буквально одной фразой, то хиггсовское поле придало бы хиггсовскому бозону нереально огромную массу, а раз мы таких чудес в природе не видим, значит существует еще что-то, помимо простого хиггсовского механизма, что вмешивается в массу хиггсовского бозона. Но что это такое, мы пока достоверно не знаем, хотя теорий тут есть множество.
— Раз хиггсовское поле дает массу частицам, получается, оно же и порождает гравитацию?
— Нет. Гравитация связана с полной энергией тела. Хиггсовское поле может переводить часть полной энергии в энергию покоя, то есть в массу, но непосредственно на гравитационное взаимодействие оно не влияет. В современной физике есть теории, в которых хиггсовское поле всё-таки определенным образом перекликается с гравитацией, но это совсем не та связь, которую обычно имеют в виду в этом вопросе.
Звезда, похожая на Солнце
Еще один большой вопрос – одни ли мы во Вселенной. Поскольку все планеты Солнечной системы люди либо видели вблизи, либо “посетили” в форме беспилотных летательных аппаратов, то можно достаточно уверенно сказать, что в Солнечной системе мы одни, ни на одной из других планет жизни ни в какой форме нет. Однако эти исследования дали нам полезную информацию о том, какие на планете нужны условия, чтобы эта жизнь могла зародиться. Например, мы поняли, что на Венере и Меркурии слишком жарко, Юпитер – вообще газовая, а не твердая планета. Поэтому стало понятно, что искать за пределами Солнечной системы. Для начала нужно искать звезды, похожие на Солнце, потому что слишком большие или слишком маленькие звезды тоже совершенно не подходят для “жизнеспособных” планетных систем. Это не так сложно – звезды светятся сами по себе и астрономы довольно хорошо научились их наблюдать. А вот как увидеть планеты? Они очень маленькие и не излучают свет, а только отражают свет своей звезды.
Это и есть постановка задачи по поиску так называемых экзопланет. Экзопланетами называют все планеты вне Солнечной системы (“экзо” означает “вне”)
Важность наблюдения планеты, вращающейся вокруг звезды, похожей на Солнце, в том, что именно в таких планетных системах теоретически возможна жизнь. На поиске таких планет и сконцентрировались Кело и Майор
В 1995 году в обсерватории Верхнего Прованса во Франции они смогли разработать методику и собрать инструмент, который позволил им впервые наблюдать экзопланету у звезды, похожей на Солнце. Это звезда 51 Пегаса – созвездия звездного крылатого коня. Сейчас она стала знаменитой и называется Гельветиос (Helvetia – латинское название Швейцарии).
Планета b (теперь ее называют Димидий, «половина», потому что она весит как половина Юпитера) и была открыта Кело и Майором. Они разработали способ, с помощью которого можно «увидеть» существование планеты по изменению цвета ее звезды. Дело в том, что планета гравитационно воздействует на звезду (а не только наоборот), немного меняя ее скорость. А скорость изменяет наблюдаемый с Земли свет звезды. Эти сверхтонкие эффекты и измерили астрономы, а потом их эксперимент воспроизвели коллеги в других странах. Планета оказалась похожей на Юпитер, только легче. На сегодня экзопланет известно более четырех тысяч. Некоторые из них, кажется, очень похожи на Землю, но пока недостаточно. Найдем ли мы планету-близнец нашей? На этот вопрос тоже ответил Пиблс.
«Мы можем быть совершенно уверены, что среди огромного количества планет есть те, что пригодны для какой-то формы жизни. И конечно, на каких-то из них есть что-то, что мы можем назвать жизнью. Но ирония в том, что мы можем быть совершенно уверены в том, что мы никогда, никогда не увидим эту жизнь. Это показывает одновременно, сколь огромна сила науки и сколь огромны барьеры, которые стоят перед ней”, — сказал он.
Экономика: теория рынков
Нобелевскую премию по экономике в этом году вручили американцам Питеру Даймонду из Массасусетского технологического института, Дейлу Мортенсену из Северо-Западного университета и британцу Кристоферу Писсаридес из Лондонской школы экономики. Как сообщает сайт Нобелевского комитета, премия была вручена за анализ рынков с поисковыми разногласиями. Предполагается, что теория ученых «может оказать влияние на рынок труда, так как объясняет, как на рынке при существовании большого количества вакансий может сохраняться безработица», — пишет «Коммерсант».
Питер Даймонд, Дейл Мортенсен и Кристофер Писсаридес
Изначально Нобелевская премия включала в себя всего пять номинаций, и экономика не входила в их число. Но в память об Альфреде Нобеле Банк Швеции выступил с инициативой открытия шестой «секции», так появилась и Нобелевская премия по экономике.
Лауреаты
Первым премию в 1901 году получил Вильям Рентген (Германия) за открытие излучения, названного его именем. В числе наиболее известных лауреатов Джозеф Томсон (Великобритания), отмеченный в 1906 году за исследования прохождения электричества через газы; Альберт Эйнштейн (Германия), получивший премию в 1921 году за открытие закона фотоэффекта; Нильс Бор (Дания), награжденный в 1922 году за исследования атома; Джон Бардин (США), двукратный обладатель премии (1956 год – за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта и 1972 год – за создание теории сверхпроводимости).
На сегодняшний день в списке награжденных 203 человека (с учетом Джона Бардина, награжденного дважды). Всего две женщины были отмечены этой премией: в 1903 году Мария Кюри разделила ее со своим мужем Пьером Кюри и Антуаном Анри Беккерелем (за изучение явления радиоактивности), а в 1963 году Мария Гопперт-Майер (США) получила награду вместе с Юджином Вигнером (США) и Хансом Йенсеном (ФРГ) за работы в области структуры атомного ядра.
Среди лауреатов 12 советских и российских физиков, а также ученых, родившихся и получивших образование в СССР и принявших второе гражданство. В 1958 году премию получили Павел Черенков, Илья Франк и Игорь Тамм за открытие излучения заряженных частиц, движущихся со сверхсветовой скоростью. Лев Ландау в 1962 году стал лауреатом за теории конденсированных сред и жидкого гелия. Так как Ландау находился в больнице после тяжелых травм, полученных в автокатастрофе, премия была вручена ему в Москве послом Швеции в СССР.
Николай Басов и Александр Прохоров были удостоены премии в 1964 году за создание мазера (квантового усилителя). Их работы в этой области впервые были опубликованы в 1954 году. В том же году американский ученый Чарлз Таунс независимо от них пришел к аналогичным результатам, в итоге Нобелевскую премию получили все трое.
В 1978 году Петр Капица был награжден за открытие в физике низких температур (этим направлением ученый начал заниматься в 1930-х годах). В 2000 году лауреатом стал Жорес Алфёров за разработки в полупроводниковой технике (разделил награду с немецким физиком Гербертом Кремером). В 2003 году Виталий Гинзбург и Алексей Абрикосов, принявший американское гражданство в 1999 году, были отмечены премией за основополагающие работы по теории сверхпроводников и сверхтекучих жидкостей (вместе с ними награду разделил британо-американский физик Энтони Леггетт).
В 2010 году премию получили Андре Гейм и Константин Новосёлов, которые проводили эксперименты с двумерным материалом графеном. Технология получения графена была разработана ими в 2004 году. Гейм родился в 1958 году в Сочи, а в 1990 году покинул СССР, впоследствии получил гражданство Нидерландов. Константин Новосёлов родился в 1974 году в Нижнем Тагиле, в 1999 году уехал в Нидерланды, где начал работать с Геймом, позже ему было предоставлено гражданство Великобритании.
В 2016 году премия была присуждена британским физикам, работающим в США: Дэвиду Таулесу, Данкану Холдейну и Майклу Костерлицу “за теоретические открытия топологических фазовых переходов и топологических фаз вещества”.
Премия мира: китайский узник
Вслед за Бараком Обамой, которому дали «Нобеля» «за огромные усилия по укреплению международной дипломатии и сотрудничества между народами», в этом году нобелевскую премию мира вручили гражданину КНР. Правозащитник и диссидент Лю Сяобо удостоился высокой награды «За длительную ненасильственную борьбу за фундаментальные права человека в Китае». Лауреат в данный момент отбывает одиннадцатилетнее наказание в тюрьме за «подстрекательство к подрыву государственной власти». В тюрьму нобелевский лауреат попал за участие в написании «Хартии 08», которая призывала провести в КНР реформы, дать китайцам свободу слова, ввести многопартийную политическую систему. Китайские власти официально заявили, что не согласны с решением Нобелевского комитета, и уже отказались от экономического сотрудничества с Норвегией. «Нобелевская премия мира должна даваться за «продвижение национального согласия, продвижение дружбы между народами, содействие разоружению и другие действия для поощрения людей, ратующих за мир», – заявила официальный представитель МИД КНР Ма Чжосюй. По версии китайского правительства, давать премию мира человеку, который нарушил законы своего государства, значит идти против здравого смысла. Но Нобелевский комитет часто одобрял именно противников коммунистических и любых других недемократических режимов. За примером не надо далеко ходить, достаточно вспомнить имена русских писателей, награжденных Нобелевским комитетом. Может быть, именно поэтому некоторые считают Нобелевскую премию предвзятой?
Напомним, что в этом году на Нобелевскую премию мира претендовали 237 человек и общественных организаций. Россию представляли общество «Мемориал» и Светлана Ганнушкина, глава комитета «Гражданское Содействие».
В Wikisource можно прочитать и сам текст документа, из-за которого нобелевский лауреат сидит в тюрьме.
Выдвижение и отбор
Три лауреата Нобелевской премии по физике. Передний ряд L-R: Альберт А. Михельсон (Лауреат 1907 г.), Альберт Эйнштейн (Лауреат премии 1921 г.) и Роберт А. Милликен (Лауреат премии 1923 г.).
Максимум три Нобелевские лауреаты и две разные работы могут быть отобраны на соискание Нобелевской премии по физике. По сравнению с другими Нобелевскими премиями процесс выдвижения и отбора кандидатов на соискание премии по физике является долгим и тщательным
Это ключевая причина, по которой с годами она стала самой важной премией по физике
Нобелевские лауреаты выбираются Нобелевский комитет по физике, а Нобелевский комитет который состоит из пяти членов, избранных Шведская королевская академия наук. На первом этапе, который начинается в сентябре, группе из примерно 3000 отобранных профессоров университетов, лауреатов Нобелевской премии по физике и химии и других высылаются конфиденциальные формы для номинаций. Заполненные формы должны прибыть в Нобелевский комитет до 31 января следующего года. Кандидаты тщательно изучаются и обсуждаются экспертами, и их количество сокращается примерно до пятнадцати имен. Комитет представляет отчет с рекомендациями по окончательным кандидатам в Академию, где на уроке физики он обсуждается дополнительно. Затем Академия большинством голосов делает окончательный выбор лауреатов по физике.
Имена номинантов никогда публично не объявляются, и им также не сообщается, что они рассматривались на получение Премии. Записи о выдвижении запечатываются на пятьдесят лет. Хотя посмертные назначения не разрешены, награды могут быть присуждены, если человек умер в месяцы между решением комитета (обычно в октябре) и церемонией в декабре. До 1974 года посмертные награды разрешались, если кандидат умер после выдвижения.
Правила присуждения Нобелевской премии по физике требуют, чтобы важность признанных достижений была «проверена временем». На практике это означает, что разрыв между открытием и наградой обычно составляет порядка 20 лет, а может быть и больше
Например, половина Нобелевской премии по физике 1983 г. была присуждена Субраманян Чандрасекар за его работу по звездной структуре и эволюции, проделанную в 1930-е годы. Обратной стороной этого правила, проверенного временем, является то, что не все ученые живут достаточно долго, чтобы их работа была признана. Некоторые важные научные открытия никогда не рассматриваются в качестве призов, поскольку первооткрыватели умирают к тому времени, когда их работа оценивается по достоинству.
