В 2014 году самую престижную в мире награду вручили лучшим на планете мастерам уловок. Благодаря их хитрости люди обошли фундаментальные законы природы и человеческого общежития
Текст: Ирина Якутенко
Физика
Проблема: Светодиодные лампы намного экономнее и эффективнее ламп накаливания, но внедрить их повсеместно нельзя, из-за того что ученые не могут создать белый светодиод.
Уловка: Белый свет можно получить, «сложив» излучение зеленого, красного и синего источников.
Излучение в светодиодах рождается в особом полупроводниковом слое. Под действием тока он испускает фотоны, а их частота, то есть цвет излучения, зависит от состава полупроводника. В начале 1960-х был изобретен красный светодиод, еще через 10 лет появились зеленый и желтый. Но они оставались лишь забавными игрушками, годными разве что для всевозможных индикаторов: чтобы заменить светодиодами лампы накаливания, необходимо белое излучение.
Для того чтобы создать белый свет, нужно соединить излучение красного, синего и зеленого источников. Множество лабораторий работало в этом направлении, однако подобрать полупроводник для синего светодиода не получалось. Японцы Исаму Акасаки, Хироси Амано и Сюдзи Накамура в середине 1980-х угадали, выбрав нитрид галлия. Им удалось вырастить из него достаточно большой кристалл и заставить его светиться особенно ярко. «Сложив» синий, зеленый и красный светодиоды, ученые получили белое излучение, то самое, которое подсвечивает сегодня экран каждого ноутбука и мобильного телефона.
Проблема: Фундаментальные законы физики не позволяют увидеть в оптический микроскоп объекты меньше 200 нанометров (все клеточные структуры и большинство вирусов намного мельче).
Уловка: Ученые при помощи лазерных импульсов заставляли светиться отдельные молекулы и, совмещая множество изображений, визуализировали детали размером несколько нм.
В оптический микроскоп нельзя увидеть объекты, размер которых меньше половины длины волны используемого излучения — этот запрет считался фундаментальным законом природы. Но немецкий физик Штефан Хелль в начале 1990-х пришел к идее, что его можно преодолеть, используя флуоресценцию — способность некоторых молекул светиться под воздействием излучения. В 2000 году исследователь представил метод «микроскопии на основе вынужденного гашения флуоресценции». К объекту прикрепляют флуоресцентные молекулы, одним лучом возбуждают их свечение, вторым гасят флуоресценцию в определенном месте. Размер визуализируемых деталей оказывается зависим от диаметра «луча-тушителя», а он не превышает нескольких нанометров.
Два других лауреата, Уильям Мернер и Эрик Бетциг, независимо друг от друга в 2005 и 2006 году придумали, как заставить светиться и гаснуть флуоресцентные белки, прикрепленные, например, к мембране клетки. Располагая светящиеся метки на расстоянии меньше 200 нм друг от друга и по очереди зажигая их, можно получить изображение с детализацией до нм.
Придуманные методы «наноскопии» позволили ученым увидеть, как делятся клетки в эмбрионе, нейроны обмениваются импульсами, а клеточные ферменты взаимодействуют друг с другом. И все это возможно сделать на живых клетках — преимущество, не доступное другим видам микроскопии.
Проблема: Живым существам нужно находить дорогу в незнакомом месте, сохранять в памяти огромное количество маршрутов и мгновенно извлекать их при необходимости.
Уловка: В голове животных из специальных нейронов строится уменьшенная, но очень подробная интерактивная карта местности.
Новорожденные крысята каким-то образом определяют расстояние между предметами и находят дорогу домой. Люди ежедневно путешествуют по десяткам маршрутов — от дома до работы и обратно с заходом в пару магазинов и детский сад, — даже не задумываясь, когда и в какую сторону свернуть.
В 1971 году американский физиолог Джон О’Киф впервые показал, что способность ориентироваться в пространстве в буквальном смысле встроена в мозг животных (включая людей). При помощи технологии вживляемых электродов ученый обнаружил, что, когда крыса находится в том или ином углу клетки, в мозговой структуре под названием гиппокамп «включаются» строго определенные нейроны. Если грызун попадает в другое место, они неактивны. О’Киф назвал эти нейроны, которые создают в голове животных карту местности, клетками места. Супруги Эдвард и Май-Бритт Мусер в 2005 году выяснили, что «мозговая карта» крыс имеет масштабную координатную сетку, благодаря которой животные оценивают расстояния. Сетка также построена из нейронов, которые активизируются, если крыса находится в пределах пространства определенной площади. Когда животное удаляется из него, «включаются» соседние нейроны «сетки».
Исследования нобелиатов выявили совершенно новый уровень сложности во взаимодействии нейронов и прояснили, как мозг решает самые каверзные задачи. Работы по исследованию «внутренней GPS» помогут ученым разобраться, как устроены такие многоуровневые и пока непонятные процессы, как память и мышление.
Проблема: Несмотря на антимонопольные законодательства, большие корпорации захватывают рынки и заставляют их играть по своим правилам.
Уловка: Разработать новые правила регулирования деятельности больших компаний, отличные от классических антимонопольных законов.
Со временем практически в любой отрасли бизнеса на плаву остаются несколько корпораций — олигополий, которые вытеснили конкурентов либо поглотили их. Рынок, где правят олигополии, кардинально отличается от рынка с честной конкуренцией или с господством монополиста. Но регулирующие правила написаны именно для этих двух состояний.
Француз Жан Тироль, помимо экономики серьезно изучавший математику, показал, что меры, при помощи которых регуляторы пытались контролировать олигополии, не работают. В соавторстве с коллегой Жан-Жаком Лаффоном, не дожившем до объявления нынешней Нобелевской премии, Тироль с середины 1980-х по середину 1990-х написал серию работ, посвященных типичным ошибкам регуляторов. Например, заставляя производителей снизить цены, государства часто субсидируют их, чтобы покрыть издержки. Типичный результат такого подхода — сверхприбыли у самых «сообразительных» компаний, которые научаются снижать издержки, но не сообщают об этом. Недостаток сведений о реальном состоянии дел в олигополиях — одна из главных причин неэффективного регулирования. Используя математическую теорию игр с неполной информацией, Тироль вывел правила, позволяющие управлять рынками в такой непростой ситуации. Они изложены во всех учебниках по отраслевым рынкам, и многие страны применяют эти принципы на практике.
В России соображения Тироля пока не рассматривались государственными экономистами, но после того как Нобелевский комитет объявил свое решение, в ФАС заявили, что, «хотя хрестоматии по экономической теории не относили Жана Тироля к числу безусловных экспертов в теории отраслевых рынков, получение им Нобелевской премии станет для нас стимулом внимательнее отнестись к его работам».
Проблема: Если мы не знаем, кто мы сегодня, то как нам найти себя?
Уловка: Память должна помочь человеку осмыслить себя и в истории, и в современности.
«За искусство памяти, с которым он раскрывает самое неуловимое в человеческой судьбе и показывает жизнь в оккупации» — так комитет обозначил заслуги Патрика Модиано перед литературой. Это 13-й француз, который становится лауреатом премии в номинации. Он довольно много написал, в основном элегические недлинные тексты (страниц до двухсот), понятные в процессе, но оставляющие туман после прочтения. Модиано активно переводят на русский, но в наш культурный контекст он не вошел (в отличие от, например, агрессивного Уэльбека). Изломы памяти — основная тема повестей-романов. Оккупация (и прочая история) играет в них часто роль фона, это грандиозное событие, которое стирает всех в пыль. «Я — никто. Просто светлый силуэт, в этот вечер, на террасе кафе», — начинается самый известный текст Модиано «Улица Темных Лавок». Этот «никто» постоянно ищет себя в прошлом, чтобы понять, кто он в настоящем. Почти никогда ему не удается сделать это: «Песок… лишь несколько мгновений хранит отпечатки наших шагов». В России, где каждый новый день отменяет предыдущий, подобный стоический пессимизм может найти отклик.
Альтернатива. Мир
Лауреаты премии в этой номинации как раз не прибегают к уловкам. Чтобы решить проблемы человечества, нужны самые прямые и непосредственные действия
Проблема: Больше 17% взрослых людей на планете не умеют читать, их не берут на квалифицированную работу и они не дают полноценно развиваться экономике своей страны.
Решение: Обеспечить право детей, и особенно девочек, на образование.
По статистике, в бедных странах каждый год обучения увеличивает будущий доход человека на 10%. А каждый дополнительный класс, который окончила молодая мама, на 2% снижает вероятность, что ее ребенок умрет в раннем возрасте. Более того, чем выше уровень образования девочки, тем осознаннее она принимает важные решения: например, в Мали у женщин, окончивших хотя бы среднюю школу, в среднем трое детей, а у менее образованных сверстниц — по семь. Однако в странах третьего мира родители предпочитают отправлять детей не в школу, а на работу. Такое решение временно облегчает ситуацию в семье, но в перспективе усугубляет проблему.
Благодаря усилиям одного из лауреатов, индийского правозащитника Кайлаша Сатьяртхи, ООН в рекордные сроки одобрила Конвенцию о запрещении и немедленных мерах по искоренению наихудших форм детского труда, в том числе продажу детей в рабство, до сих пор типичную для многих государств. Этот документ, принятый в 1999 году, сегодня ратифицировали 179 стран (по иронии судьбы Индия не входит в их число). Второй лауреат премии, пакистанская активистка Малала Юсуфзай борется за права женщин на образование. Малала жила в долине Сват, которую в 2007 году захватили талибы. Они запретили девочкам ходить в школы. Малала описывала происходящее в блоге, 9 октября 2012 года на нее было совершено покушение. Девушка выжила, а ЮНЕСКО основала специальный Фонд Малалы, который к 2015 году позволит 32 миллионам девочек получить образование.
Иллюстрации: Андрей Дорохин