Герценштейн и Пустовойт
Идея использовать свет, а не звук для регистрации прохождения гравитационных волн родилась именно в попытках придумать что-то лучшее, чем резонансный метод Вебера. Напомним вкратце суть интерферометрического метода детектирования гравитационных волн (рис. 2). Свет из лазера попадает на полупрозрачное зеркало и расщепляется на два луча, которые идут по двум взаимно перпендикулярным плечам интерферометра. В них подвешены два массивных зеркала; свет от них отражается, возвращается и вновь соединяется в полупрозрачном зеркале. В «спокойном» состоянии длины плечей подобраны так, чтобы два луча после воссоединения шли обратно в направлении лазера и гасили друг друга в направлении датчика. Тогда фотодетектор оказывается в полной тени и не видит сигнала. Гравитационная волна слегка смещает зеркала: одно плечо растягивается, второе сокращается. Это приводит к тому, что компенсация двух лучей становится неполной и часть света уже попадает на фотодатчик, причем чем сильнее смещение, тем более яркий свет он увидит.
Интерес к интерферометрическому методу связан не только с потенциально высокой чувствительностью. У интерферометра есть огромный плюс по сравнению с резонатором: он не просто позволяет регистрировать факт прихода гравитационных волн, но и отслеживает профиль гравитационно-волнового всплеска. Резонансный цилиндр настроен на строго определенную частоту: по нему стукнули, и он зазвенел. А интерферометр — это прибор с широкой спектральной чувствительностью. Он прочерчивает профиль всплеска — и по его форме сможет определить, что за объект и в ходе какого процесса излучил гравитационные волны. Более того, если мы заранее знаем, какой профиль мы ищем, то мы можем лучше отделить настоящий сигнал от фона и шумов. Наконец, если есть несколько далеких друг от друга интерферометров, то по разности фаз между пойманными ими всплесками можно вычислить направление прихода гравитационной волны. С несколькими резонирующими цилиндрами такой трюк не пройдет.
Но в эти прекрасные мечты грубо вмешивается реальность — многочисленные источники шумов, начиная от обычных вибраций и заканчивая шумами внутри самого лазера. На рис. 3 приведен ожидаемый «бюджет шумов» для детектора LIGO в его начальной стадии. При низких частотах доминируют вибрации различного происхождения, а также тепловые колебания в подвесе и в самом зеркале. При высоких частотах — всё пожирает растущий с частотой дробовой шум, неустранимый результат того, что свет регистрируется датчиком не в виде плавной волны, а отдельными отсчетами, пофотонно. И вся полувековая история поисков гравитационных волн — это, фактически, борьба с шумами.
Но мы уже забежали далеко вперед; давайте вернемся снова на полвека назад. Самое первое предложение использовать оптический, а не механический прибор для периодического измерения метрики было высказано в 1962 году в работе советских физиков М. Е. Герценштейна и В. И. Пустовойта. Начав с критики предложения Вебера по резонансному методу детектирования, авторы заметили, что гораздо удобнее для изучения релятивистского эффекта (от гравитационных волн) использовать релятивистский же инструмент — свет. Заметьте, что начало 60-х годов — это время, когда только-только был придуман лазер и физики с упоением находили новые применения этому источнику когерентного монохроматического света. И хотя никакой мало-мальски серьезной проработки в той статье представлено не было, физическая интуиция оказалась верной.
История одной премии
Сегодня имя Альфреда Нобеля ассоциируется у большинства из нас с выдающимися научными достижениями. Но кто знает, стало бы это возможным не ошибись один неизвестный истории репортер. Ведь именно после того, как миллиардер прочел собственный некролог, он решил изменить завещание. Согласно новому завещанию, составленному Нобелем в 1895 году, большая часть его состояния отходила в фонд для присуждения пяти ежегодных премий «тем, кто в течение предыдущего года принес наибольшую пользу человечеству».
Химик, инженер и избиратель Альфред Нобель.
Этими премиями, учрежденными по его завещанию, являются Нобелевская премия по физике, Нобелевская премия по химии, Нобелевская премия по физиологии или медицине, Нобелевская премия по литературе и Нобелевская премия за мир. Первое распределение премий состоялось 10 декабря 1901 года, в пятую годовщину смерти Нобеля.
Как видите, Альфред Нобель, несмотря на создание динамита и владение крупнейшим заводом вооружений, был глубоко озабочен не только тем, каким его запомнят будущие поколения. Его решение о создании подобной премии в конечном итоге позволило объединить ученых из разных уголков мира и тем самым продвинуть науку (а вместе с ней и нашу цивилизацию) вперед, причем семимильными шагами. А вот многочисленные родственники Нобеля сочли себя обделенными и требовали признать завещание недействительным.
Эта история, однако, напоминает мне историю советского физика-теоретика Андрея Сахарова, лауреата Нобелевской премии мира 1975 года. Руководство СССР говорило о нем следующее: «этот человек вооружил нашу страну самым мощным в истории оружием, что сделало Советский Союз одной из двух супердержав». Участвуя в разработке первой водородной бомбы СССР, Сахаров, впоследствии, обрел статус диссидента и выступал за мир и ядерное разоружение.
Оригинальная обложка романа «Колыбель для кошки»
Таким образом, сама история создания Нобелевской премии является не просто «забавной (интересной и проч) историей», а поводом задуматься о таких серьезных вещах, как глобальное будущее человечества и ответственность за собственные действия и поступки.
Торн и Вебер
Раз гравитационные волны реальны и переносят энергию — значит их можно попытаться зарегистрировать. Впрочем, первые же оценки Эйнштейна показали, что гравитационное излучение от лабораторных генераторов или от известных тогда астрофизических объектов настолько слабое, что зарегистрировать его попросту нереально, ни сейчас, ни в ближайшем будущем. Однако космические катастрофы, такие как взрывы сверхновых, слияние нейтронных звезд или даже черных дыр, произошедшие в нашей галактике или ее ближайших окрестностях, вполне способны породить куда более сильные гравитационные волны.
Тут надо оговориться, что предсказание того, как и с какой частотой будут происходить космические катаклизмы, способные порождать мощные гравитационные волны, — это удел астрофизиков-теоретиков. Даже в конце XX века оставались неопределенности на пару порядков, что же говорить про 60–70-е годы. Тогда это была настолько новая область, что каждое предложение казалось радикальным шагом и вызывало горячие споры. В своем недавнем интервью Кип Торн — один из лауреатов Нобеля-2017, крупнейший физик-теоретик, работавший во всех аспектах теории гравитации с 60-х годов, — рассказывает, например, о своей встрече в 1971 году с Яковом Зельдовичем, на которой тот убеждал Торна, что пара вращающихся черных дыр излучает мощные гравитационные волны. Этот образ чисто гравитационной катастрофы, которая, оставаясь невидимой, способна прогрохотать на всю вселенную, так захватил Торна, что он тут же занялся их обсчетом. В ходе этих исследований Торна и других теоретиков сложилась примерная картина того, что же должны будут ловить будущие детекторы.
Конечно, гравитационные волны, излучившиеся в таком катастрофическом событии, достигнут Земли сильно ослабленными (см. простейшие оценки в статье). Их амплитуда — относительная деформация плоского пространства-времени — составит от силы 10–16 даже для события в нашей галактике. Деформации тел, вызванные прохождением гравитационной волны, будут такого же порядка. Но хотя это мизерная величина, пытаться зарегистрировать такие относительные искажения — задача не столь безнадежная, как может показаться на первый взгляд.
Старт всей экспериментальной программе по поиску гравитационных волн дал Джозеф Вебер. С упоением изучая ОТО и воодушевленный консенсусом по поводу реальности гравитационных волн, он в своей статье 1960 года предложил первый детектор гравитационных волн — резонансный. Детектор представлял собой цельный металлический цилиндр с прикрепленными на него датчиками, который — наподобие ксилофона — должен зазвенеть на своей резонансной частоте, когда короткий всплеск гравитационных волн «ударит» по нему своей волной деформации. К 1966 году Вебер построил несколько таких детекторов по одинаковой технологии, которые работали на большом удалении друг от друга. Стартовали сеансы наблюдений, и в 1969 году Вебер сделал сенсационное заявление о нескольких случаях одновременного срабатывания детекторов, что, по его мнению, однозначно указывало на регистрацию гравитационных волн, пришедших, предположительно, из центра нашей галактики.
Сразу несколько групп экспериментаторов по всему миру, включая группу Владимира Брагинского в МГУ, бросились проверять это заявление — и, несмотря на всё улучшающуюся технологию, ничего подобного не нашли. Заявление Вебера также входило в противоречие с теоретическими ожиданиями, включая оценки того же Торна. К середине 70-х годов вышли десятки статей, сообщавших не только об отрицательных результатах поисков, но и обсуждающие возможные ошибки в работе Вебера. Научное сообщество, в целом, признало, что Вебер видел какие-то шумы или артефакты, и… с удвоенными усилиями приступило к дальнейшему совершенствованию технологий.
И вот в этом и состоит главная научная заслуга работ Вебера. Сейчас, из 2017 года, мы можем констатировать, что резонансный метод регистрации гравитационных волн оказался тупиковым: несмотря на все технические ухищрения и полувековую историю разработок, его чувствительность на порядки хуже, чем у LIGO. Однако та бурная деятельность, которую развил Вебер, включая его громкие заявления об открытии, сыграла в развитии этой области важнейшую роль: она зацепила, взбудоражила экспериментаторов. Вебер сам, словно гравитационная волна небывалой мощности, заставил «звенеть» научное сообщество — и за считаные годы гравитационные волны превратились из полуабстрактного математического вопроса в предмет активного экспериментального изучения.
Нобелевская премия по физике за 2017 г. за открытие гравитационных волн
Ее получили американские физики Райнер Вайсс (Rainer Weiss), Кип Торн (Kip Thorne) и Барри Бэриш (Barry Barish), под руководством которых в США был реализован проект LIGO.
Нобелевские лауреаты 2017 года: Райнер Вайс, Кип Торн и Барри Бэриш («Физика»)
Его главными элементами являются две обсерватории в штатах Вашингтон и Луизиана, удаленные друг от друга на 3002 км. Поскольку скорость распространения гравитационных волн равна скорости света, данное расстояние «гравитация» преодолевает ровно за 10 миллисекунд, что облегчает расчеты. Обсерватории представляют собой интерферометры Майкельсона, совмещенные с двумя мощными лазерами. Их использование позволяет установить направление на источник гравитационных флуктуаций и определить их силу.
Схема гигантского интерферометра проекта LIGO, с помощью которого нобелевским лауреатам 2017 г. удалось зарегистрировать гравитационные волны
Еще 14 сентября 2015 г. до Земли дошла гравитационная волна от столкновения двух массивных черных дыр, которые находились на расстоянии 1,3 млрд. световых лет от Солнечной системы. Ее то и удалось зарегистрировать с помощью обсерваторий LIGO, подтвердив тем самым экспериментально само наличие гравитационных волн. Необходимо отметить, что их существование предсказал еще Альберт Эйнштейн в далеком 1915 г. в рамках Общей Теории Относительности.
Открытие гравиволн — действительно фундаментально, поскольку способно стать отправной точкой для развития систем связи на основе гравитационного взаимодействия, а в далеком будущем – и создания транспортных средств для путешествий (в т.ч. межзвездных) через «изнанку пространства», которые многократно описаны фантастами.
Скрытые закономерности
Другая половина Нобелевской примени присуждена за открытие в начале 1980-х годов «скрытых закономерностей в неупорядоченных сложных материалах», что сокрыты за кажущимися случайными движениями и завихрениями в газах или жидкостях. Его работа являются важным вкладом в теорию сложных систем, а также примечательно тем, что ее аспекты можно применить к нейробиологии, машинному обучению и формированию полета скворцов.
Итальянский физик-теоретик Джорджо Паризи. Система, которая была им рассмотрена около 1980 года, называется спиновым стеклом, хотя разработанные методы и сформулированные принципы оказались применимыми к значительно более широкому спектру объектов.
Доктор Паризи – итальянский физик-теоретик, родившийся в 1948 году в Риме, чьи исследования были сосредоточены на квантовой теории поля и сложных системах. Он получил степень доктора философии в Римском университете Сапиенца в 1970 году. Является профессором Римского университета Сапиенца.
Итак, какие системы ученые называют сложными? Те, что состоят из множества частей, взаимодействующих друг с как самостоятельные элементы. Их одновременное взаимодействие, будучи разнонаправленным, придает сложной системе ее отличительную черту, а именно появление новых свойств, которые отсутствуют на уровне отдельных элементов и не сводятся к характеристикам элементов, составляющих систему.
Уже исходя из одного определения, можно понять, насколько сложная эта тема. И описать ее с помощью математики невероятно трудно, ведь необходимо учесть все возможные варианты взаимодействия элементов друг с другом. А элементы, как известно, часто ведут непредсказуемо, так что в любой системе огромную роль играет Его Величество Случай.
Церемония вручения Нобелевской премии по физике, 2021 год.
Но около 40 лет назад Джорджо Паризи доказал, что совершенно случайные на первый взгляд факторы связаны между собой и даже подчиняются определенным правилам. Если попробовать объяснить совсем простыми словами, то работа итальянского физика позволяет свести воедино все неизвестные переменные. Их объединение, например, в «общий фактор неопределенности» значительно повышает точность не только расчетов, но и предсказаний.
Что вновь возвращает нас к предыдущим лауреатам и их работе по климатическому моделированию: работа Паризи позволяет климатологам строить значительно более точные модели происходящих климатических изменений, как в результате антропогенной деятельности, так и множество других факторов.
Развитие физического познания охватывает все новые области действительности. И физика сложных систем – как раз одно из них.
В заключении же хочу сказать, что работа итальянского физика демонстрирует нам, что «понять лес, созерцая дерево – не сложно. На самом деле это невозможно». Порядок, отмечает Паризи, существует только на соответствующем масштабе и хаос «на нижнем уровне» ему не помеха. Безусловно, можно искать закономерности и в климате и погоде – но лишь на уровне статистики и учтя при этом множества прочих факторов – сложные системы требуют неординарных решений.
Нобелевская премия по физике 2021
Интересно, что именно ответственность за изобретения и их использование стала одной из тем Нобелевской премии по физике 2021 года. Да, наконец-то можно говорить тем, кто отрицает глобальное потепление, что за создание климатических моделей, позволяющих предсказать будущие явления, вручили Нобелевскую премию. Так что щах и мат, отрицатели, но что-то я увлеклась.
Лауреаты Нобелевской премии 2021 года.
Итак, в этом году Нобелевская премия по физике присуждена одной половиной Сюкуро Манабе и Клаусу Хассельманну, а другой половиной Джорджо Паризи. Эти исследователи заложили основу наших знаний о климате Земли и о том, как человечество влияет на него, а также произвели революцию в теории неупорядоченных материалов и случайных процессов. Согласна, вторая часть звучит несколько сложнее первой. Но эта сложность должна лишь раззадоривать наше любопытство, а не наоборот, так что начнем.
Форвард
Работа советских физиков — увы! — осталась незамеченной, да и сами авторы к этой теме больше не возвращались. Но сама по себе идея примерно в те же годы пришла в голову многим других исследователям. Тот же Вебер со своим студентом Робертом Форвардом (Robert L. Forward) в 1964 году, параллельно с работой по созданию резонансного детектора, думали также и над интерферометрическим методом. Форварда эта мысль так захватила, что он взялся за ее воплощение уже в 1966 году в лаборатории Hughes Research Laboratories, исследовательском подразделении американской военно-промышленной авиастроительной компании Хьюз Эйркрафт.
В 1971 году, вместе с коллегами, он выпустил первый отчет об этой работе. В нем Мосс, Миллер и Форвард описали свой первый скромный прототип: обычный интерферометр Майкельсона, про который мы и говорили выше, с длиной плеча 2 метра. Многие конструкторские решения, использованные тогда, кажутся сейчас нерациональными и просто забавными. Зеркала жестко крепились на оптической скамье, а не были свободно подвешены. Для изоляции от вибраций авторы поступили совсем кустарно: они положили оптическую скамью на самые обычные резиновые трубки, наполненные воздухом. В своей статье они признают, что все прочие попытки изоляции оказались куда менее успешными, и жалуются, что виброизоляция до сих пор остается скорее искусством, чем наукой.
Также в отличие от современных интерферометров, где свет, прошедший по двум плечам, воссоединяется и попадает на один фотодатчик, в том первом прототипе Мосса, Миллера и Форварда использовалось два фотодатчика и отслеживалась разница между их показаниями. Однако были предприняты усилия для подавления внутренних шумов лазера с помощью петель обратной связи: они отслеживали флуктуации лазерного света и подстраивали оптические параметры системы так, чтобы два фотодатчика выдавали одинаковый сигнал. Важнейшим результатом этих усилий стало то, что в килогерцовой области частот исследователи подавили всё, что могли с имеющимися тогда лазерами, и добрались до неустранимого дробового шума.
Заканчивалась статья кратким перечислением того, что следует сделать в будущем: взять тяжелые зеркала (для подавления тепловых шумов), подвесить их на независимых подвесах (для лучшей изоляции от вибраций), поместить всю систему в вакуум, а длину плечей увеличить до нескольких километров. И в этом коротком списке из 1971 года начинают угадываться черты нынешних детекторов.
Работы в группе Форварда продолжались еще некоторое время; отчет о них был опубликован в 1978 году. В ранний интерферометр были внесены усовершенствования: зеркала были подвешены на мягких подвесах, а эффективная длина оптического пути увеличилась до 8,5 метров. Чувствительность детектора достигла 10–16 (то есть детектор мог регистрировать смещение зеркал всего на один диаметр атомного ядра!) — и это уже было сравнимо с резонансными детекторами, которых тогда было уже немало. Детектор проработал в сумме 150 часов и набрал довольно серьезный объем данных. Однако их сравнение с сигналами, которые видели те или иные резонаторы, увы, совпадений не показало. Форвард в своей статье предлагает дальнейшие шаги по увеличению чувствительности; в частности, он предлагает увеличить эффективную длину плечей до 1 км. Однако нового финансирования получить ему не удалось, и программа была свернута.
Сложные системы с элементами хаоса
Современная физика — это физика сильно взаимодействующих систем, когда все взаимодействует со всем. Эта тема сегодня обсуждалась в рамках прямой трансляции вручения Нобелевской премии по физике на канале «Наука», в ходе дискуссии физика и телеведущего Алексея Семихатова и его гостя, профессора РАН Эдуарда Девятова.
Семихатов пояснил, что Джорджо Паризи сделал прорывные открытия в квантовой хронодинамике и в исследованиях сложных неупорядоченных систем.
«Здесь самое сложное слово — «квантовая хронодинамика», — отметил Семихатов. — Это воздействие кварков, которые слагают протоны, из которых сложено вещество — вообще все, окружающее нас. И это страшно сложная система: они взаимодействуют способом, для которого у нас нет хорошей математики. Нужно каким-то образом исхитряться для того, чтобы описывать эту сильно взаимодействующую систему, которая сама про себя все знает, но со стороны ее описать очень трудно».
Доктор физико-математических наук, заместитель директора Института физики твердого тела РАН Эдуард Девятов рассказал о том, что теория Джорджо Паризи гораздо шире и практичнее, чем кажется на первый взгляд.
«Методы физики довольны общие. Например, методы теории поля и методы того, что применяется к ядру, были перенесены в физику твердого тела. И возникла та же самая проблема: у нас нет математики, которая позволяет точно это описать. Надо делать приближение разной степени грубости, их надо угадывать. Каждая частица взаимодействует со всеми остальными одновременно. И понимание неупорядоченной системы очень пригодилось, когда эти методы перенесли, например, в физику твердого тела, где тоже есть беспорядок, взаимодействие с примесями… Все это в конце концов активно использовалось для того же самого транзистора. То есть для понимания работы основного элемента современных вычислительных систем и для проектирования, например, задачи спинтроники применяются те же самые методы. Так что это очень близко к жизни людей, это не только рафинированная наука».
Напоминаем, что завтра состоится объявление лауреатов по химии. Смотрите прямую трансляцию на канале «Наука» в 12:25!
Нобелевская премия Мира за 2017 г. за борьбу против ядерного оружия
Была вручена организации, которая называется «Международная кампания за запрет ядерного оружия» — в английской аббревиатуре ICAN.
Нобелевская премия мира за 2017 г. была присуждена организации ICAN
Этот результат стал для многих неожиданным, поскольку ожидалось, что нобелевским лауреатом-2017 в области борьбы за мир станет папа римский Франциск или же канцлер Германии Ангела Меркель. Нобелевский комитет сумел удивить наблюдателей, в последний момент сделав выбор в пользу ICAN. Данная организация объединяет политиков, общественных деятелей, а также простых людей из 101-й страны мира и ставит целью полный запрет ядерного оружия на Земле.
Одна из акций, проведенных организацией ICAN, обращающая внимание на опасное ядерное противостояние между США и КНДР
Предсказание климата
Несмотря на то что погода на нашей планете изменчива и хаотична, ее можно предсказывать — и вполне надежно. Сюкуро Манабе считается пионером компьютерного моделирования климатических изменений. Он начал изучать феномен глобального потепления задолго до того, как это стало мейнстримом, — еще в 1960-х годах. Манабе одним из первых продемонстрировал, как повышенный уровень углекислого газа в атмосфере приводит к повышению температуры на поверхности Земли. Также он был первым ученым, исследовавшим взаимодействие между радиационным балансом и вертикальным переносом воздушных масс. Его работы лежат в основе современных климатических моделей.
О том, что может произойти с нашей планетой из-за потепления климата, мы рассказывали в материале «Пять теорий скорого апокалипсиса», основанном на исследованиях ученых и компьютерном моделировании. Даже краткий перечень может вогнать в уныние: глобальное потепление грозит затоплением прибрежных городов и целых стран из-за поднимающегося уровня океана, вымиранием 40% насекомых и многих видов животных, для которых они служат пищей, опустыниванием больших территорий, экстремальными природными явлениями, переселением животных и насекомых с юга и приходом сопутствующих смертельных болезней (таких как малярия, лихорадка денге, вирус Западного Нила и пр.) и другими опасными последствиями. Также климатологи видят большую угрозу на дне Мирового океана. Если вода потеплеет на несколько градусов, гигантские запасы природного газа поднимутся к поверхности, спровоцировав резкое прогревание атмосферы Земли. В истории планеты такое случалось несколько раз и приводило к окончанию ледниковых эпох или наступлению термических максимумов с катастрофическими последствиями для биосферы.
Свежий нобелевский лауреат Клаус Хассельман доказал, что повышение температуры в атмосфере вызвано антропоморфным фактором, а именно — выбросами углекислого газа человеком. Разработанные им методы предсказаний позволили объединить погоду и климат с учетом случайных процессов, таких как деятельность человека и стихийные природные явления. Ученый не раз подчеркивал необходимость широты знаний в физике и говорил о том, что выход за пределы своей специализации сулит новые открытия. Это подтверждает и биография лауреата. В своих исследованиях Хассельман начал с изучения океанических волн, прошел через физику элементарных частиц и квантовую теорию поля и лишь затем пришел в область моделирования климата.
Бэриш
Следующим важнейшим моментом в истории LIGO стала реорганизация всего проекта, которую предпринял Барри Бэриш, сменивший в 1994 году Рохуса Вогта на посту руководителя. Бэриш пришел в проект из физики элементарных частиц, и к тому времени он уже имел солидный опыт успешного руководства крупными экспериментальными коллаборациями. Став директором LIGO, он предпринял несколько ключевых шагов, которые придали проекту новые силы и без которых, как считают многие, LIGO вряд ли бы добрался к настоящему времени до своей нынешней чувствительности.
Во-первых, он превратил LIGO из «домашнего» эксперимента Калтеха и MIT в крупнейший и по-настоящему международный научный проект. Коллаборация расширилась на весь мир и стала открыта для многочисленных институтов из самых разных стран. Во-вторых, в 1997 году он дальновидно разделил всю коллаборацию на две части. Чисто техническими аспектами детекторов заведовали теперь Лаборатории LIGO в двух родительских институтах, а анализ данных и вся научная работа легли на плечи научной коллаборации (LSC, LIGO Scientific Collaboration), первым директором которой был назначен Вайсс.
В-третьих, Бэриш настоял на поэтапном плане ввода установки в строй и ее работы. На начальном этапе чувствительность LIGO была недостаточна для надежного открытия гравитационных волн — слишком мала была вероятность того, что в доступном для исследовании объеме космоса произойдет грандиозное гравитационно-волновое событие. Зато благодаря этому LIGO заработал в 2002 году и несколько лет исправно набирал данные, помогая физикам и техникам отточить все аспекты работы установки. Этот этап, включая подготовку к кардинальной модернизации, прошел под руководством Бэриша. В 2005 году он покинул этот пост, переключившись на еще более грандиозный научный проект, Международный линейный коллайдер. А обсерватория LIGO, получив от него мощный «заряд бодрости», продолжала слушать Вселенную. В 2015 году, после кардинальной модернизации, начался второй этап проекта, Advanced LIGO, — и по счастливому стечению обстоятельств обсерватория сразу же поймала свой первый гравитационно-волновой всплеск.
1) The Nobel Prize in Physics 2017 — материалы Нобелевского комитета, посвященные лауреатам 2017 года, их роли в создании и запуске гравитационно-волновой обсерватории LIGO.
2) P. R. Saulson. Physics of gravitational wave detection: Resonant and interferometric detectors // лекция на конференции 26th SLAC Summer Institute on Particle Physics, август 1998 года.
Игорь Иванов
- elementy.ru
Нобелевская премия по экономике за 2017 г. за изучение «поведенческой экономики»
Досталась американскому экономисту Ричарду Талеру (Richard Thaler) за разработку целого раздела экономической теории, который получил неофициальное название — «экономика с человеческим лицом».
Нобелевский лауреат 2017 года: Ричард Талер («Экономика»)
Эта дисциплина изучает нерациональное поведение людей и целых организаций, выбирающих товары и услуги. Давно известно, что факторами такого выбора являются не только прямая выгода, но и социальные, эмоциональные, когнитивные и даже религиозные аспекты. Все это не учитывается большинством современных экономических теорий, которые исходят из того, что в основе экономики лежит исключительно прямая выгода. Нобелевский лауреат 2017 г. убедительно обосновал ущербность такого подхода, а также доказал, что «полезность» может лежать не только в материальной плоскости, но и в области чувств.
Почему дорогие «айфоны» успешно конкурируют на мировом рынке с объективно не менее качественными, но дешевыми «самсунгами»? В т.ч. и на этот вопрос отвечает поведенческая экономика Ричарда Талера
В рамках поведенческой экономики Ричард Талер подробно исследовал такие моменты, как эвристика доступности, влияние толпы (ввел понятие «информационные каскады»), феномен избыточной уверенности, который заставляет людей делать объективно ошибочный выбор товара или услуги. Есть надежда, что новая экономическая теория «с человеческим лицом» позволит точнее прогнозировать развитие потребительских рынков и экономики в целом.
Нобелевская премия по химии за 2017 г. за развитие криоэлектронной микроскопии
Была присуждена швейцарцу Жаку Дюбоше (Jacques Dubochet) из университета Лозанны, американцу Иоахиму Франку (Joachim Frank) из Колумбийского университета и британцу Ричарду Хендерсону (Richard Henderson) из Кембриджа.
Нобелевские лауреаты 2017 года: Жак Дюбоше, Иоахим Франк и Ричард Хендерсон («Химия»)
Несмотря на то, что они работают в разных организациях, ученые кооперировались друг с другом. В результате им удалось добиться небывало высокого разрешения изображений биомолекул, для чего они использовали особые растворы. Суть метода криомикроскопии заключается в быстром замораживании исследуемого биоматериала в жидком азоте или этане без его кристаллизации. Это позволяет увидеть вирус, митохондрию, рибосому или отдельный белок именно такими, какими они есть на самом деле. Используя электронные микроскопы и специальную методику визуализации, ученые создали карты целого ряда белков в разрешении порядка 2 Ангстрем (2 мкм).
Наглядная иллюстрация различий в изображениях, сделанных обычным путем и посредством криомикроскопии
На полученных изображениях можно различить отдельные атомы углерода или кислорода, входящие в состав белков и ферментных комплексов. Данное достижение невозможно переоценить, поскольку оно предоставляет биохимикам великолепный инструмент для исследований.
Теперь структуру ДНК можно визуализировать не схематически, а иметь реалистичную картинку «as is», что наверняка поможет в достижении самых разных целей. Например, открываются отличные перспективы в оценивании воздействия лекарств на самые тонкие структуры организма, а также в генном модифицировании. Как ожидается, новые методы криоэлектронной микроскопии позволят сделать, возможно, решающий шаг в разработке лекарства от рака.
Нобелевская премия по физиологии за 2017 г. за исследование биологических ритмов
Досталась американским генетикам Джефри Холлу (Jeffrey Hall), Майклу Росбашу (Michael Rosbash) и Майклу Янгу (Michael Young).
Нобелевские лауреаты 2017 года: Джефри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг («Физиология»)
Этим ученым удалось осуществить прорывное исследование в области т.н. «циркадных» циклов, отвечающих за периоды сна и бодрствования у всех живых существ на планете. В отличие от предшественников (а изучение биоритмов ведется еще с 18-го века), нобелевские лауреаты обнаружили особый ген, контролирующий биологические часы. В качестве объектов исследования были выбраны обыкновенные плодовые мушки, поколения которых сменяются всего за несколько суток, что очень удобно.
Ученые тщательно проанализировали, как это происходит у дрозофил, а затем экстраполировали полученные данные на более сложные организмы, включая человека. Как выяснилось, биологические часы работают примерно одинаково у всех живых существ, регулируя целый ряд функций организма – температуру, давление, гормональный фон и в конечном итоге – циклы сна.
Примерный циркадный ритм человека и его воздействие на различные системы организма
Полученные результаты обещают окончательное решение проблемы бессонницы, которая мучает десятки миллионов людей. Причем, средством против расстройств сна уже в скором времени будет не вредная химия, а абсолютно естественный для человека белок (если нужно бодрствовать) или его разрушитель (когда необходимо заснуть). Кроме того, открытие нобелевских лауреатов в недалеком будущем наверняка улучшит качество жизни людей, работающих в ночную смену или имеющих скользящий график.
Нобелевская премия по литературе за 2017 г. за романы «невероятной эмоциональной силы»
Вручена британскому писателю японского происхождения Кадзуо Исигуро (Kazuo Ishiguro) за глубокое проникновение во внутренний мир людей, осознающих «иллюзорность своих связей с миром».
Нобелевский лауреат 2017 года: Кадзуо Исигуро («Литература»)
Как отмечают эксперты-литературоведы, в 2017-м году Нобелевский комитет наконец-то отказался от политизации премии по литературе, как это было, например, два года назад, когда «нобелевку» получила малоизвестная писательница Светлана Алексиевич. Не исключено, что главная ее заслуга, повлиявшая на выбор жюри – откровенно русофобские произведения и высказывания. В отличие от Алексиевич, Кадзуо Исигуро – действительно признанный мастер прозы, уже получавший Букеровскую премию и издавший свои произведения миллионными тиражами.
Кадр из фильма «Не отпускай меня», снятого по одноименному роману Кадзуо Исигуро
Его книга «Не отпускай меня» была включена в сотню лучших английских романов по версии журнала «Τime», а сразу несколько работ мастера были экранизированы, в частности, роман «Белая графиня». Последнюю свою книгу «Погребенный великан» Кадзую Исигуро написал в модном нынче жанре фэнтези, однако Нобелевскую премию получил не за него, а как бы по сумме результатов своего творчества, что вполне справедливо и заслуженно. Романы этого японо-британского писателя переведены на 40 языков, в т.ч. на русский.
