От Павлова до Екимова: ученые из России, которые получили Нобелевскую премию и изменили мир

«За труды по физиологии пищеварения, расширившие и изменившие понимание жизненно важных аспектов этого вопроса»

Физиолог Иван Павлов стал первым российским лауреатом Нобелевской премии. Учитывая, что первый Нобелевский банкет состоялся в 1901 году, всего за три года до получения награды Павловым, это отличительное достижение для нашей страны. Ученого называли «романтической, почти легендарной личностью», «гражданином мира», а писатель Герберт Уэллс так высказался о нем: «Это звезда, которая освещает мир, проливая свет на еще не изведанные пути».

Павлов открыл, как работают условные и безусловные рефлексы, исследуя механизмы выделения слюны и желудочного сока. Физиолог проводил эксперименты на животных, чаще всего на собаках, что и породило известное выражение «собака Павлова». Кроме того, ученый уделял особое внимание психологии: разработал учение о темпераментах, оказал огромное влияние на объективный, количественно измеримый подход физиологических процессов организма в бихевиоризме, рефлексологии, условно-рефлекторной терапии, а также ввел понятие второй сигнальной системы (речь), посредством которой (словом) можно воздействовать в лечебных целях на первую сигнальную систему (ощущения).

«За труды по иммунитету»

Илья Мечников стал одним из основоположников эволюционной эмбриологии, а также первооткрывателем фагоцитоза и внутриклеточного пищеварения. Ученый создал сравнительную патологию воспаления и фагоцитарную теорию иммунитета.

Мечников выдвинул и развил одну из первых концепций старения, разработал пробиотическую диету с целью обретения долгой и здоровой жизни и ввел в обращение термин «геронтология». Он активно боролся с преждевременной старостью и считал ее достойным итогом ортобиоз — достижение счастливого цикла жизни, заканчивающегося спокойной естественной смертью.

Мечников был не только ученым, но и литератором, оставившим после себя весомое наследство — научно-популярные и научно-философские работы, воспоминания, статьи и переводы.

«За исследования в области механизма химических реакций»

Николай Семенов получил награду за открытие механизма газофазных реакций, в частности гомогенного мономолекулярного разложения и разветвленных цепных реакций. Иными словами, он заложил основы детонации взрывчатых веществ.

«За открытие и истолкование эффекта Черенкова»

В 1934 году физик Павел Черенков заметил странное голубое свечение прозрачных жидкостей при облучении быстрыми заряженными частицами. Через несколько лет он обнаружил основное свойство этого явления — направленность, образование светового конуса, ось которого совпадает с траекторией движения частицы. В дальнейшем изучать эту тему продолжил физик Илья Франк, который попытался объяснить обнаруженное Черенковым явление теоретически. К работе подключился и физик Игорь Тамм.

Последние двое разработали теорию, которая объясняла полученные экспериментальные данные. Явление назвали эффектом Вавилова — Черенкова, который лежит в основе работы детекторов быстрых заряженных частиц. Эффект показал, что утверждение о том, что на больших глубинах в океане царит абсолютный мрак, так как свет туда просто не доходит, ошибочно. Оказалось, что вследствие распада радиоактивных изотопов в воде, в частности, калия-40, даже на больших глубинах вода слабо светится именно из-за эффекта Вавилова — Черенкова.

«За фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на лазерно-мазерном принципе»

В 1952 году Басов и Прохоров вывели принцип усиления и генерации электромагнитного излучения квантовыми системами. Благодаря этому через два года появился первый квантовый генератор (мазер) на пучке молекул аммиака.

Затем ученые предложили трехуровневую схему создания инверсной населенности уровней — разработка получила широкое применение в мазерах и лазерах. Работы легли в основу нового направления в физике — квантовой электроники. А за разработку нового принципа генерации и усиления радиоволн (создание молекулярных генераторов и усилителей) ученые получили Ленинскую премию.

«За бесстрашную поддержку фундаментальных принципов мира между людьми и мужественную борьбу со злоупотреблением властью и любыми формами подавления человеческого достоинства»

Андрей Сахаров представил миру труды по магнитной гидродинамике, физике плазмы, управляемому термоядерному синтезу, элементарным частицам, астрофизике, гравитации и космологии. Предсказал появление Интернета.

Но Нобелевскую премию мира ему принесла иная деятельность. Сахарова поистине можно назвать борцом за мир. Несмотря на то, что до 1968 года он работал в области разработки термоядерного оружия и участвовал в проектировании и разработке первой советской водородной бомбы, с конца 1950-х годов он активно выступал за прекращение испытаний ядерного оружия. С 1967-го стал одним из лидеров правозащитного движения в СССР.

Ученый ратовал за отмену смертной казни и принудительного лечения инакомыслящих в психиатрических больницах. Сахаров неоднократно посещал места ссылок и лагеря, обращался к западным ученым и политикам, а также объявлял голодовку, чтобы привлечь внимание общественности к судьбе политзаключенных.

«За базовые исследования и открытия в физике низких температур»

Кто знает: возможно, без Петра Капицы Лев Ландау не получил бы Нобелевскую премию 16-ю годами ранее. Еще в 1934 году Капица открыл сверхтекучесть жидкого гелия, что и легло в основу теории текучести вещества, разработанной Ландау. Благодаря работам обоих ученых в науке возникло новое направление — физика низких температур.

Также Капица известен работами в области сверхсильных магнитных полей и удержания высокотемпературной плазмы. Ученый разработал новый способ сжижения воздуха, который стал основой для развития впоследствии массивных установок для получения кислорода, азота и других газов. Он обнаружил, что при переходе тепла от твердого тела к жидкому гелию возникает скачок температур. Благодаря Капице в науке появился термин «сверхтекучесть».

«За разработку полупроводниковых гетероструктур, используемых в высокочастотной и оптоэлектронике»

Труды Алферова изменили многое. Так, ученый добился того, что по его наработкам по гетеропереходам заработал полупроводниковый лазер, который отныне применялся в оптико-волоконной связи и проигрывателях компакт-дисков.

В 1969 году эти идеи легли в основу повышения эффективности солнечных батарей и применялись в сфере лазерной хирургии глаз. Батарея на полупроводниковой основе была установлена в 1986 году на космической станции «Мир» и проработала на орбите весь срок эксплуатации без особого снижения мощности. Гетероструктуры и по сей день используются в системах спутникового телевидения.

«За создание теории сверхпроводимости второго рода и теории сверхтекучести жидкого гелия-3»

Виталий Гинзбург посвятил себя работам по квантовой электродинамике, физике элементарных частиц, теории излучения, оптике, теории конденсированных сред, физике плазмы, радиофизике, а также радиоастрономии и астрофизике. В 1940 году Гинзбург вывел квантовую теорию эффекта Вавилова — Черенкова и теорию черенковского излучения в кристаллах. В 1950-м вместе с Ландау создал теорию сверхпроводимости.

При проверке теории Гинзбурга — Ландау физик Алексей Абрикосов открыл новый класс сверхпроводников — сверхпроводники II рода. В отличие от сверхпроводников I рода они сохраняют свойства в присутствии сильного магнитного поля. Эти материалы используются в томографах, сверхмощных турбогенераторах на основе сверхпроводимости, а также при разработке сверхпроводящих электрических машин.

Развивая идеи Гинзбурга, Абрикосов объяснил такие свойства образованием регулярной решетки магнитных линий, которые окружены кольцевыми токами. Впоследствии структуру назвали «вихревой решеткой Абрикосова». Кроме того, физику удалось объяснить большинство свойств высокотемпературных сверхпроводников на основе купрата.

«За новаторские эксперименты по исследованию двумерного материала — графена»

Константин Новоселов посвятил себя области мезоскопической физики и нанотехнологий. В 2004 году вместе со своим руководителем Андреем Геймом открыл новую аллотропную модификацию углерода — графен. Из обычного графита, который можно отыскать в простых карандашах, ученые вывели тончайший слой углерода — менее одного атома. Хорошая электропроводимость позволяет применять его в производстве сенсорных экранов, световых панелей и солнечных элементов, поскольку уникальная кристаллическая решетка делает его не только тонким, но и крепким.

«За открытие и синтез квантовых точек»

Алексей Екимов из компании Nanocrystals Technology Inc и его зарубежные коллеги «заложили важное зерно в нанотехнологии». Еще в 1970-х годах советский и российский ученый Алексей Екимов участвовал в исследованиях оптической ориентации спинов электронов и ядер в полупроводниках. Он разработал и реализовал метод получения кристаллов нанометровых размеров в стеклообразных матрицах. Применяя данный метод, с помощью выбора температуры и времени термообработки стекол, активированных полупроводниками, мир смог получать кристаллы с размерами, лежащими в широких пределах: от единиц до десятков и более нанометров.

Екимов исследовал также оптические и электрические свойства стекол, содержащих нанокристаллы полупроводников: сульфида кадмия, селенида кадмия, хлорида меди и бромида меди. Он определил взаимосвязь между размерами этих кристаллов и спектроскопическими параметрами их поглощения. Совместно с другими учеными, Екимов установил, что они проявляют квантовые свойства и ведут себя подобно «искусственным атомам».

Позже полупроводниковые нанокристаллы и им подобные объекты стали называть «квантовыми точками». Их можно использовать в самых разных областях — от создания ярких телевизионных дисплеев до определения местоположения раковых клеток. Сегодня они освещают компьютерные мониторы, созданные по технологии QLED, а также придают нюансы свету некоторых светодиодных ламп. Биохимики и врачи используют их для картирования биологических тканей.