Нобелевские лауреаты: Эрнст Чейн. Магический бета-лактам. Установление структуры пенициллина

Британский биохимик Эрнст Чейн

Nobel Foundation/Wikimedia Commons

Сэр Эрнст Борис Чейн

 Родился 19 июня 1906 года, Берлин, Германская империя

Умер 12 августа 1979 года, Малрени, Мейо, Ирландия

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1945 года (совместно с Александром Флемингом и Говардом Флори). 

Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие пенициллина и его лечебного эффекта при разнообразных инфекционных заболеваниях».

Нобелевскую премию 1945 года получили три британца, однако происхождение у всех было совершенно разным. Так, Говард Флори, хоть и был с рождения подданным Британской Империи, родился на другом конце света — в Австралии. С Эрнстом Чейном еще сложнее. Незадолго до его рождения отец Чейна переехал из одной империи в другую: с территории Российской империи, из белорусского Могилева, в Германскую, в Берлин. Именно в Германии Михаил Хаин повстречал Маргариту Эйснер, сестру Курта Эйснера, будущего руководителя баварской республики (в Германии его фамилия стала писаться как Chain, а в Британии начала произноситься как «Чейн». При этом фамилия другого выдающегося медика, Джона Чейна, первооткрывателя дыхания Чейна — Стокса, другая — Cheyne).

Его отец был химиком, владел достаточно прибыльным химическим производством. Прибыльным — до знаменитой германской гиперинфляции, когда почтовая марка стоила миллиарды марок. Тем не менее накоплений хватило, чтобы Эрнст Борис пошел по стопам отца и начал учебу в Университете Фридриха Вильгельма. Правда, какое-то время талантливый во всем Эрнст хотел стать пианистом, но все же понял, что химия — это его, и с 1930 года стал заниматься биохимией ферментов в госпитале Шарите.

Естественно, из-за национальности его карьера в Германии не могла быть долгой. После прихода Гитлера к власти, Чейн переехал в Британию. Увы, он не смог взять с собой мать и сестру (отец к тому времени уже умер). Это было трагической ошибкой: в 1942 году или позже мать его была уничтожена в концлагере, а что стало с сестрой, до сих пор неизвестно.

Сам же Чейн вытащил не просто счастливый билет — он начал работать в Кембридже у Фредерика Гоуленда Хопкинса. И именно Хопкинс фактически «передарил» Чейна Говарду Флори.

Флори передал Чейну изучение химии лизоцима, открытого Флемингом (тоже случайно), как Чейн, аккуратно изучая все под антимикробным препаратом, фактически заново переоткрыл в статье Флеминга богом забытый и никому не нужный пенициллин, как вместе с прекрасным химиком Эдвардом Абрахамом они начали очищать пенициллин и поняли, что это не фермент, а мелкая молекула, а также о том, как был вылечен и умер первый больной, принявший пенициллин.

Затем пути Флори и Чейна разошлись. Флори поехал в США, заниматься организацией производства пенициллина в промышленных масштабах (что спасло тысячи и тысячи жизней во Вторую мировую войну), а Чейн, к тому времени успевший поругаться с боссом, занимался установлением структуры антибиотика.

Нобелевские лауреаты: Вальтер Гесс. Промежуточный мозг: тренируемся на кошках

Вальтер Рудольф Гесс. Родился 17 марта 1881 г. в Фрауэнфельде, Швейцария. Умер 12 августа 1973 г. в Локарно, Швейцария. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1949 года (1/2 премии, совместно с Эгашем Монишем).

Герой нашей сегодняшней истории не так известен, а его фамилия оказалась «запачканной» известным нацистским преступником. От этого его работы не стали менее ценными, при этом их ценность двойная. Во-первых, они показали, какая область головного мозга отвечает за всякие проявления вегетативной нервной системы, а во-вторых, они сами по себе стали классикой биомедицинского эксперимента. Итак, знакомьтесь — Вальтер Рудольф Гесс.

Если говорить о нашем нынешнем герое, то во время поиска информации о нем неизбежно возникает путаница. Его называли то родственником третьего лица в Третьем рейхе, то человеком, ставившим опыты на узниках концлагеря… Дело в том, что в одно время жили Рудольф Гесс, заместитель фюрера по НСДАП, перелетевший в 1941 году в Англию для переговоров о сепаратном мире, Рудольф Франц Фердинанд Гесс, комендант Освенцима, и Вальтер Рудольф Гесс — нобелевский лауреат из Швейцарии. Наш рассказ — о последнем из них.

Рудольф Гесс (1894−1987). Обергруппенфюрер СС и СА, заместитель Гитлера в НСДАП. Отважный немецкий летчик во время Первой мировой, убежденный нацист, пожизненно преданный Гитлеру, он совершил странный поступок: втайне от руководителей Третьего рейха в 1941-м перелетел за штурвалом «мессершмитта» на территорию Великобритании с целью договориться о заключении мира между братскими арийскими народами. В результате в Германии Гесса объявили помешанным, а в Британии после переговоров с ним арестовали. На Нюрнбергском процессе его приговорили к пожизненному заключению, но в 1987-м в берлинской тюрьме Шпандау Гесса нашли задушенным. Не известно, совершил ли он самоубийство или британцы позаботились о сохранении тайны переговоров 1941 года перед возможным освобождением Гесса

Вальтер Рудольф Гесс
Родился 17 марта 1881 года, Фрауэнфельд, Швейцария
Умер 12 августа 1973 года, Локарно, Швейцария
Нобелевская премия по физиологии и медицине 1949 года (1/2 премии, вторую половину получил Эгаш Мониш). 
 Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие функциональной организации промежуточного мозга как координатора активности внутренних органов».

Медик, вскормленный физикой

Наш герой родился в 1881 году в столице немецкоязычного швейцарского кантона Тургау, в Фрауэнфельде. Впрочем, «столица» звучит громко, ибо даже сейчас здесь живет чуть больше 20 000 человек. Кстати, в этом же городке на 35 лет раньше родился Юлиус Магги — изобретатель бульонных кубиков и основатель компании своего имени, существующей по сей день.

Панорама Фрауэнфельда

Wikimedia Commons

Его отец, Клемент Гесс, преподавал физику, и юный Вальтер очень рано узнал, что такое научный метод и эксперимент. А еще он с ранних лет научился себя уважать. Пишут, что первое, что он сделал в первом классе, — это отчитал свою учительницу за неправильный выговор его фамилии, которую он привык слышать с саксонским акцентом.

Правда, Гесса-младшего тянуло к живой природе, к медицине. Несмотря на то, что первые научные работы были сделаны с отцом по физике, Гесс поступил в университет учиться на медика. Это случилось в 1900 году. Поступал Гесс в Лозанну, но за шесть лет проучился и в Берне, и в Киле, и в Берлине, и в Цюрихе. В последнем городе Вальтер получил докторскую степень за исследование по гемодинамике: он изучал связь вязкости крови и работы сердца.

Нобелевские лауреаты: Герти Кори. К премии через болезнь

Американский биохимик Герти Тереза Кори

с супругом Карлом Кори в лаборатории

Washington University School of Medicine

Среди нобелевских лауреатов мужчин гораздо больше, чем женщин. Меньше всего их среди физиков — всего два человека за всю историю. Химиков — четыре. Больше же всего лауреатов премии по физиологии и медицине. Так было не всегда. Первая «женская» премия в области естественных наук была присуждена по физике, ее получила Мариш Склодовская-Кюри.

Герти Тереза Кори (Радниц)
Родилась 15 августа 1896, Прага, Австро-Венгрия (ныне Чехия)
Умерла 26 октября 1957 года, Глендейл, штат Миссури, США
Нобелевская премия по физиологии и медицине 1947 года (совместно с супругом Карлом Фердинандом Кори получили по 1/4 премии, вторую половину получил Бернардо Альберто Усай). 
Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие каталитического превращения гликогена».

Так же, как и ее будущий муж-нобелиат, Герти Радниц родилась в блистательной Праге, одном из ярчайших городов Австро-Венгерской империи, в семье крупного сахарозаводчика Отто Радница и его жены Марты, урожденной Нейштадт. В семье было три дочери, и Герти была старшей из них.

Свое первое образование юная Герти получала дома. Затем подготовительная школа, реальная гимназия (с естественнонаучным уклоном), университет Карла Фердинанда (в 1914 году), Германский университет в Праге. Там она встретила своего спутника на всю жизнь — Карла Фердинанда Кори.

Сам Карл описывал приглянувшуюся ему студентку так: «Она отлично училась, обладала обаянием, жизнелюбием, умом, чувством юмора и любовью к пешим прогулкам — качествами, которые немедленно привлекли меня».

Чувства вспыхнули, но одновременно вспыхнула и Первая мировая война. Карл отправился на фронт, а Герти осталась ждать и продолжать свое медицинское образование. Кстати, любопытный момент: большинство лауреатов, как мы помним, в начале своего пути работали с будущими или уже состоявшимися нобелевскими лауреатами. Возможно, это впоследствии помогало получить премию. Как не номинировать любимого ученика! Герти весь свой путь проделала рядом лишь с одним будущим нобелиатом — своим мужем.

Неизбежность хиггса

Об открытии бозона Хиггса объявили на пресс-конференции в ЦЕРНе 4 июля 2012 года. Сам «именинник» — физик Питер Хиггс — тоже участвовал в мероприятии и растроганно заявил, что не ожидал экспериментального подтверждения своей теории при жизни. На следующий же год Хиггс вместе с бельгийцем Франсуа Энглером получил за свое предсказание частицы (в 1964 году) Нобелевскую премию по физике.

Ради хиггса на Земле

Самая дорогая за всю историю, самая мощная и самая высокотехнологичная научная установка — Большой адронный коллайдер, впервые запущенный 10 сентября 2008 года, — оказалась прочно связана с поисками, открытием и дальнейшим изучением вожделенного бозона Хиггса. Разумеется, у БАКа есть и другие достижения, но в глазах публики и даже у специалистов они меркнут в свете основной задачи. В сущности, сама ситуация с величайшей и сверхдорогой установкой, созданной специалистами разных стран для поиска лишь одной частицы, не обещавшей немедленных «гор хлеба и бездны могущества», по-своему уникальна.

Между тем бозон Хиггса своим рождением обязан слишком придирчивым рецензентам. Изначально речь шла о так называемом хиггсовском поле, благодаря которому некоторые частицы (кварки, лептоны) приобретают массу, другие же остаются безмассовыми (фотоны). Хиггс придумал механизм (каким образом все элементарные частицы приобретают массу), носящий теперь его имя, во время горной прогулки в районе Эдинбурга. До него на схожую тему размышляли множество других теоретиков. Когда статья Хиггса поступила в журнал Physical Review Letters, ее отклонили по формальным причинам — из-за отсутствия возможности экспериментальной проверки каких-либо новых предсказанных эффектов. Тогда Хиггс добавил в статью упоминание о существовании одного или нескольких массивных скалярных бозонов, связанных с постулируемым полем (если есть частица, то ее можно обнаружить, то есть экспериментальная проверка становится возможной). Так впервые и возник бозон Хиггса (Higgs boson, или просто хиггс).

Чтобы понять, что именно придумал Хиггс, необходимо представлять себе суть так называемых калибровочных преобразований, впервые упомянутых еще в позапрошлом веке в работах Хендрика Лоренца (применительно к электромагнитным полям). Требование калибровочной инвариантности (своего рода форма записи законов сохранения — иначе говоря, «симметрий») принадлежит к числу основных положений физики элементарных частиц. Именно через калибровочную инвариантность в так называемой Стандартной модели элементарных частиц описываются электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия.

Портрет Питера Хиггса кисти Люсинды Маккей,

висящий в Фонде имени Максвелла.

Фото: Peter Higgs / Wikimedia Commons

К досаде теоретиков, после построения теории единого электрослабого взаимодействия выяснилось, что электрослабая симметрия в реальности должна нарушаться, причем спонтанным образом, при достаточно низких энергиях. Параллельно с этим все понимали, что есть еще и проблема с массой частиц (которой просто неоткуда было взяться в первых вариантах Стандартной модели). Механизм, предложенный Хиггсом (и независимо от него рядом других авторов), позволял при объединении двух проблем получить одно общее элегантное решение: спонтанное нарушение электрослабой симметрии осуществлялось через введение нового скалярного поля, придающего массивным частицам их массы.

Электромагнитное и гравитационное поля в пустом пространстве, конечно, отсутствуют, а вот поле Хиггса присутствует везде — оно обладает ненулевым средним значением по всей Вселенной, как бы «пронизывает» всё и вся, присутствует «само по себе», неотделимо от пустого пространства. Эта парадоксальная на первый взгляд ситуация приводит к тому, что в результате взаимодействия с таким вездесущим полем частицы приобретают свою инертную массу (как бы вязнут в сиропе — только в отличие от привычного сиропа поле не тормозит те частицы, что движутся равномерно по инерции, «цепляясь» лишь к тем, кто меняет траекторию). Полю Хиггса должна соответствовать по меньшей мере одна частица-посредник, квант этого поля, собственно это и есть бозон Хиггса (ну или можно считать ее мельчайшей, самой слабой волной поля Хиггса). В расширенных моделях спонтанного нарушения симметрии может возникать и большее число хиггсовских бозонов разной массы, однако до сих пор эксперименты на Большом адронном коллайдере ничего подобного не выявили, и т.н. Новой физики так и не обнаружено.

Ричард Фейнман — человек, который шутил наверняка

Ричард Фейнман

Многие великие физики XX века были людьми разносторонними. Так, Макс Планк серьезно занимался альпинизмом, Альберт Эйнштейн играл на скрипке и был яхтсменом, а Эрвин Шредингер писал стихи и знал шесть языков помимо родного немецкого. Однако Фейнман стоит особняком: он играл на банджо, писал картины, участвовал в психологических экспериментах, немного поработал в качестве молекулярного биолога, приложил свои силы к расшифровке письменности майя и развил навыки взлома замков до такого уровня, что в один день сумел открыть все сейфы с совершенно секретной документацией по Манхеттэнскому проекту.

Диаграммы Фейнмана

Принадлежавший физику и его супруге Гвинет фургон Dodge Tradesman украшали весьма характерные рисунки — сходящиеся и расходящиеся прямые и волнистые линии с буквами над ними. Однажды на перекрестке Гвинет, обычно ездившую по своим и семейным делам на машине, спросили, почему на ее машине изображены диаграммы Фейнмана, и она ответила: «Потому что меня зовут Гвинет Фейнман».

Отреставрированный фургон Фейнмана.

Фото: John Kannenberg / flickr / CCBY-NC-ND 2.0

Диаграммы Фейнмана — это способ изображения взаимодействия элементарных частиц друг с другом. Каждый отрезок соответствует одной частице, а каждый узел отвечает за испускание или поглощение одними частицами других; волнистыми линиями обозначают переносчики взаимодействия, а прямыми — все остальные частицы. К примеру, так можно изобразить процесс бета-распада, превращения нейтрона в протон, антинейтрино и электрон.

Фейнмановская диаграмма, демонстрирующая испускание глюона

 в результате аннигиляции электрона и позитрона.

Изображение: Joel Holdsworth / wikimedia commons / CCBY-SA 3.0

Помимо того что диаграммы Фейнмана наглядно показывают даже довольно сложные процессы, они также позволяют вывести математическое выражение для расчета характеристик тех самых процессов, которые показаны на диаграмме. Фейнман разработал метод интегрирования по путям (или по траекториям) в квантовой механике — прием, который затем вошел в обиход физиков-теоретиков по всему миру. С его помощью, в частности, было получено обоснование теории Янга — Миллса, одного из фундаментальных компонентов Стандартной модели.

Как кот стал соавтором научной статьи

Это не Честер, но похожий на него сиамский кот.

В 1975 году Джек Хетерингтон (Jack Hetherington) и Ф. Д. Ч. Уиллард (F. D. C. Willard) опубликовали статью в журнале Physical Review Letters. Статья была посвящена поведению атомов и впоследствии много раз цитировалась, но только один из её авторов был человеком. Ф. Д. Ч. Уиллард был котом, пишет Atlas Obscura. 

Проблема была в том, что журнал Physical Review Letters публиковал статьи с местоимением «мы», только если у них действительно было несколько авторов. Хетерингтон, профессор физики из Университета штата Мичиган (Michigan State University), понял, что, хотя он был единственным автором, он использовал в статье местоимения «мы» и «наш», традиционные для научных публикаций. Подумав, он решил, что статья слишком хороша и заслуживает быстрой публикации. Поэтому, вместо того, чтобы перепечатать всю статью, Хетерингтон просто добавил в соавторы своего кота Честера под именем «Ф. Д. Ч. Уиллард», использовав латинское название вида домашней кошки — Felis domesticus, его настоящее имя — Честер, и имя отца кота — Уиллард.

Репринт статьи с подписью Честера.

После случайного разоблачения, Хетерингтон обратил всё в шутку и даже выпустил несколько репринтов статьи, подписанных обоими авторами. У него была стандартная подпись, а у Уилларда — отпечаток лапы.

Позднее Честер был приглашён работать в университет на факультете физики на полный рабочий день.

Нобелевские лауреаты: Фриц Габер - изобретатель химического оружия и азотных удобрений

«Отравленные газом», картина американского живописца Джона Сингера Сарджента (1856-1925). Изображает британских и американских солдат, пострадавших на германском фронте от иприта. Эскизы выполнены в июле 1918 года с натуры, картина закончена в марте 1919-го.

Почему Нобелевскую премию присудили создателю разрушительного химического оружия, как использовали другое его смертоносное изобретение, почему совершили самоубийство его первая жена и сын и при чем тут изобретатель противогаза Николай Зелинский?

Фриц Габер
Родился 9 декабря 1868 года, Бреслау, Германская империя (ныне Вроцлав, Польша)
Умер 29 января 1934 года, Базель, Швейцария
Нобелевская премия по химии 1918 года. 
Формулировка Нобелевского комитета: «За синтез аммиака из составляющих его элементов» (for the synthesis of ammonia from its elements).

Наш герой родился на территории современной Польши, в городе Бреслау (ныне — польский Вроцлав). Его родители были польскими евреями-хасидами и родственниками: известный в Бреслау коммерсант Зигфрид Габер был двоюродным братом Паулы Габер. Тем не менее тогда в женитьбе на кузине никто не видел ничего плохого. Вскоре у пары родился первенец, Фриц.

Неизвестно, сыграл ли свою роль факт родства мужа и жены, но мать Габера умерла родами. Больше у Зигфрида сыновей не было. Через девять лет отец вновь женился, на Хедвиге Гамбургер, и у Фрица появилось три сестры. Говорят, что отец всегда был суров к сыну: видимо, сознательно или бессознательно винил его в смерти жены. Зато мачеха души не чаяла в пасынке.

Юный Фриц Габер, 1891 год

Wikimedia Commons

Среднее образование Габер получал в Бреслауской гимназии святой Елизаветы. Поначалу ему нравилась литература, он пробовал себя в поэзии, обожал Гете и мечтал стать актером. Все изменилось в тот час, когда Фриц узнал о химии. Что ж, бывают в жизни и такие метаморфозы.

Для высшего образования Фриц выбрал столичный Берлин и в 1886 году поступил в местный университет, но через год уехал в Геттинген: там работал знаменитый Роберт Бунзен, в честь которого называли знаменитую горелку. У Бунзена учились и работали Адольф фон Байер, Филипп Ленард (правда, перешедший в лоно физики и ставший нобелиатом уже в этой области), а также не нобелевские лауреаты Дмитрий Менделеев, Александр Столетов, Климент Тимирязев и другие великие в будущем ученые.

Роберт Бунзен

Wikimedia Commons

Проработав у Бунзена, а потом, исполняя старые договоренности, два года у отца, Габер стал самостоятельным исследователем. В 1894 году он пришел в университет Карлсруэ, где он проработал очень долго, постепенно поднимаясь по карьерной лестнице ученого. Первая его монография вышла уже в 1896 году и называлась «Экспериментальные исследования по распаду и горению углеводородов». Эта работа позволила нашему герою стать лектором в университете. Еще через десять лет он стал профессором.

Нобелевские лауреаты: Адольф Бутенандт

Немецкий биохимик Адольф Бутенандт

David Lees/The LIFE Images Collection/Getty Images

Как быть нацистом, получить «Нобеля»

и дожить до объединения Германии

Наш сегодняшний герой прожил очень долгую жизнь: он родился в Германской империи, пережил две мировых войны, Веймарскую республику, Третий рейх, Федеративную республику Германия и умер в 91 год уже в объединенном немецком государстве. Учился у нобелевского лауреата, получил Нобелевскую премию за работу, которую лень было делать учителю, понял главнейший принцип биохимии, сумел разобраться в химии любви насекомых и получить премию имени еще одного Нобелевского лауреата.

Адольф Фридрих Иоганн Бутенандт

Родился 24 марта 1903 года, Бремерхафен, Бремен, Германская империя

Умер 18 января 1995 года, Мюнхен, Германия

Нобелевская премия по химии 1939 года (1/2 премии, другую половину получил Леопольд Ружичка). 

Формулировка Нобелевского комитета: «За работы по половым гормонам» (for his work on sex hormones).

Адольф Бутенандт родился в богатой семье Отто Бутенандта и его супруги Вильгельмины, урожденной Томпторд, в портовом городе Бремерхафен, который вместе с Бременом образует нынче землю Вольный ганзейский город Бремен в Германии. Точнее, в его пригороде, Лехе.

Герб Бремерхафена

Wikimedia Commons

В юности он не только учился, но и «играл» в политику, после Первой мировой вступив в созданный в 1920 году Младогерманский (младотевтонский) орден (Jungdeutscher Orden) — национал-либеральную ассоциацию Веймарской республики, которая какое-то время конкурировала с детищем Адольфа Гитлера.

Адольф Виндаус

Wikimedia Commons

Впрочем, это не помешало нашему герою успешно учиться сначала в Марбургском университете, куда он поступил в 1921 году, а затем перейти в Геттинген, где его учителем в химии стал другой Адольф — Виндаус, который в 1928 году получил Нобелевскую премию за изучение стероидов и витаминов. Прочитанная им в 1924 году лекция о холестерине, «центральной молекуле» химического творчества Виндауса, предопределила выбор научной тематики и учителя Бутенандта.

Нобелевские лауреаты: Джозеф Эрлангер

Американский физиолог Джозеф Эрлангер

The Nobel Foundation/WIkimedia Commons

Наш нынешний герой стал нобелевским лауреатом в военное время, когда США уже вступили в войну со страной, откуда в Америку переехали его родители. Тогда церемония вручения не проводилась — о Нобелевской премии пришлось объявлять по радио. Итак, Джозеф Эрлангер.

Джозеф Эрлангер

Родился 5 января 1874 года, Сан-Франциско, штат Калифорния, США

Умер 5 декабря 1965 года, Сент-Луис, штат Миссури, США

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1944 года совместно с Гербертом С. Гассером. Формулировка Нобелевского комитета: «За открытия, имеющие отношение к высокодифференцированным функциям отдельных нервных волокон».

Семья Джозефа переехала в Америку из Королевства Вюртемберг в Германии. Он родился в Сан-Франциско, с самого детства увлекался растительным и животным миром и единственный из семи детей поступил в колледж. В 1891 году закончил среднюю школу для мальчиков в Сан-Франциско. Поступил в Калифорнийский университет в Беркли и в 1895 году получил степень бакалавра по химии. В Школе медицины Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе ему присвоили степень магистра в 1899 году, там же он еще год работал интерном. Его деятельностью руководил Уильям Ослер — канадский врач и ведущий клиницист своего времени, на тот момент профессор медицины в школе Джонса Хопкинса.

В 1900 году Эрлангер поступил на кафедру физиологии той же школы. После того как он случайно разбил сфигмометр для измерения пульсации на большом и указательном пальцах рук, Эрлангер разработал и запатентовал новый тип сфигмометра, который мог измерять кровяное давление от плечевой артерии. Он продолжал исследовать регуляцию кровяного давления и проведение возбуждения от предсердий к желудочкам сердца. Джозеф смог проанализировать предсердные и желудочковые блокады всех степеней с помощью специального, изобретенного им зажима для регуляции давления.

Через пять лет физиолог занял пост заведующего кафедрой в новой медицинской школе Висконсинского университета в Мэдисоне. С 1910 года Джозеф Эрлангер руководил кафедрой физиологии медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе. А на реорганизованном им физиологическом отделении Висконсинского университета в это время начал заниматься Герберт Спенсер Гассер. В дальнейшим их общий интерес к электрическим свойствам нервных сигналов привел к получению Нобелевской премии в 1944 году.

Нобелевские лауреаты: Исидор Айзек Раби

Американский физик Исидор Раби

Радиосвязь с атомами. Первый шаг к МРТ

О том, как несостоявшийся раввин открыл ядерный магнитный резонанс, как военные скрывали от него работу над ядерной бомбой и как он построил самые первые атомные часы

Исидор Айзек Раби
Родился 29 июля 1898 года, Рыманов, Австро-Венгрия (ныне Польша)
Умер 11 января 1988 года, Нью-Йорк, США
Нобелевская премия по физике 1944 года. Формулировка Нобелевского комитета: «За резонансный метод измерений магнитных свойств атомных ядер».

По-хорошему, нашего нынешнего героя можно записать в список польских нобелиатов. Впрочем, когда родился Исидор Исаак (тогда еще не Айзек, конечно), Рыманов на Лемковщине относился к Австро-Венгерской империи, а год спустя вся семья Раби эмигрировала в США. Так что в Подкарпатском воеводстве Польши Исидору пожить не удалось.

Как вы можете догадаться, в графе национальность у всех членов семейства Раби стояло «да». И родным языком нашего героя стал идиш (кстати, не так много всего нобелиатов, начинавших свою жизнь с идиш). Его родители, Давид Раби и Шнейдель Тейг, очень хотели, чтобы сын стал раввином, однако сын с детских лет увлекся наукой, несмотря на хасидскую начальную школу и овощную лавку отца. Как пишут, уже в 11 лет Исидор был самым частым и любопытным читателем публичной библиотеки, придумал собственную систему связи и опубликовал научную статью в местном издании для радиолюбителей Modern Electric о том, как самостоятельно сделать электрический конденсатор. Посему юноша очень разочаровал своих родителей: мало того, что не стал раввином, после ознакомления с гелиоцентрической системой устройства мира, вообще перешел в лоно атеизма.

Обложка журнала Modern Electric

Wikimedia Commons

Впрочем, чтобы совсем не добивать их, он все же прошел обряд бар-мицвы (совершеннолетия у иудеев), однако вместо отрывка Торы он прочитал на иврите текст по электротехнике. Да, с чувством юмора и умением идти на компромисс у Раби было все в порядке. Так что вместо изучения Торы юноша проучился в Бруклинской школе ремесел, а затем, получив стипендию, поступил в Корнеллский универитет. Правда, начал обучение он по электротехнике, а бакалаврский диплом получил в 1919 году в области химии.

Еще несколько лет ушло на метания между химией и физикой. Из Корнелла — в Колумбийский университет, где его научным руководителем стал Альберт Поттер Уиллис, специалист в области магнитных материалов. Именно Уиллис «обратил» Раби к магнетизму, что, в свою очередь, привело его к Нобелевской премии по физике 1944 года.

Нобелевские лауреаты: Эрнест Лоуренс - человек, который разогнал частицы

Американский физик Эрнест Орландо Лоуренс

за контрольной панелью первого циклотрона (справа)

Energy.gov/Wikimedia Commons,

New York Times Co./Getty Images

Если человеку приходится делать позитронно-эмиссионную томографию, то чаще всего он не задумывается, что перед исследованием и во время него происходит несколько физических чудес. Во-первых, в момент исследования в теле человека происходит самая настоящая аннигиляция позитронов, открытых нобелевским лауреатом Карлом Андерсоном, а во-вторых, специально для этого человека на мини-ускорителе, циклотроне, были созданы не существующие в природе атомы — короткоживущие изотопы. Это, как и вся ускорительная эра в современной физике, как и создание новых искусственных элементов, стало возможным благодаря нашему сегодняшнему герою — Эрнесту Орландо Лоуренсу. Кстати, один из этих новых элементов в итоге получил его имя. Но обо всем по порядку.

                     

Эрнест Орландо Лоуренс

Родился 8 августа 1901 года, Кантон, штат Южная Дакота, США
Умер 27 августа 1958 года, Пало-Альто, штат Калифорния, США
Нобелевская премия по физике 1939 года. 
Формулировка Нобелевского комитета: «За изобретение и усовершенствование циклотрона и за полученные с его помощью результаты, особенно в отношении искусственных радиоактивных элементов» (for the invention and development of the cyclotron and for results obtained with it, especially with regard to artificial radioactive elements).

Лоуренс родился в семье выходцев из Норвегии, оттуда в США переехали и отец, Карл Густав Лоуренс, и мать — Гунда Джекобсон. Семья была учительской, но не самой простой: отец начинал с директора школы и дошел до руководителя образования всей Южной Дакоты. Так что Лоуренсы не бедствовали.

Интерес к науке у будущего нобелиата возник с юности: уже подростком он ставил бесконечные опыты со своим лучшим другом и соседом и даже создал свой беспроволочный телеграф. Пройдут годы, и Лоуренс, и его сосед станут выдающимися физиками-ядерщиками, уже в тридцатилетнем возрасте совершавшими прорывы в своей области. Так, именно Мэрл Энтони Тьюв в 1932 году подтвердил существование нейтрона, а позже сумел измерить силы, удерживающие субатомные частицы в ядре.

Наш же герой свою научную карьеру начал с пяти университетов: получил образование в Университете Южной Дакоты и Миннесоты, поработал в аспирантуре в Чикаго (где он мог встречаться с Бором, Майкельсоном, Вильсоном и Комптоном) получил степень PhD в Йеле (1925), а в 1928 году получил ставку доцента (associate professor) в Университете Калифорнии.

Рабочий стол Эрнеста Лоуренса,

выставленный в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (Калифорния, США)

Wkimedia Commons

Здесь он сначала сумел экспериментально продемонстрировать принцип неопределенности Гейзенберга на примере фотона: показал неопределенность измерения частоты спектральной линии. Спектральная линия в действительности представляет собой узкую, то есть четкую, или хорошо определенную, полосу световых частот. Включая и очень быстро выключая свет во время измерения спектральной линии, Лоуренс и его коллега показали, что линия расширяется. Источник света не претерпевал никаких изменений, хотя его частота становилась менее определенной, как и следовало из принципа неопределенности Гейзенберга.

Нобелевские лауреаты: Рихард Кун. От витамина А до прадедушки «Новичка»

Немецкий химик и биохимик Рихард Кун

ETH Zürich/Wikimedia Commons

Семьсот оттенков органической химии

Как одноклассник Вольфганга Паули стал одним из самых плодовитых химиков в истории и что помогло ему преуспеть при нацистском режиме.

Рихард Кун

Родился 3 декабря 1900 года, Вена, Австро-Венгрия

Умер 1 августа 1967 года, Гейдельберг, Федеративная Республика Германия

Нобелевская премия по химии 1938 года. 

Формулировка Нобелевского комитета: «В знак признания проделанной им работы по каротиноидам и витаминам» (for his work on carotenoids and vitamins).

Почему-то в биографиях нашего героя часто пишут, что отец его, Рихард Клемент Кун-старший, был инженером. Формально это правильно, но все же напоминает слова Шерлока Холмса о его брате Майкрофте:  

«Он занимает незаметный пост в британском правительстве, но подчас он и есть само британское правительство».

Отец Рихарда Куна был гидроинженером, по совместительству старшим служащим правительства Королевства и земель, представленных в Рейхсрате, а также земель венгерской короны Святого Стефана, более известного как Австро-Венгрия. Он руководил такими проектами, как постройка новых каналов или реконструкция морского порта в Триесте. Согласитесь, это не просто инженер. Рихард-старший женился на Анжелике Родлер, школьном учителе. У этой замечательной пары родилось двое детей — сначала дочка, затем сын. Угадайте, как их назвали влюбленные друг в друга родители? Правильно, Анжелика и Рихард.

Мама считала, что лучше нее никто не сможет дать ее детям начальное образование, и в итоге она выхлопотала (без труда, думается) разрешение учить Анжелику и Рихарда дома. Она не ошиблась: в девять лет сын был уже подготовлен настолько, что легко поступил в престижную Деблингскую гимназию в Вене (Деблинг — это самый дорогой и престижный район столицы Австрии). Впрочем, там учились не только дети чиновников и богатеев, но и просто очень талантливые дети. Так случилось, что с 1910 по 1917 год одноклассником Куна стал уроженец знатной еврейской семьи Пасхелес, крестник философа Эрнста Маха и будущий нобелевский лауреат 1945 года Вольфганг Паули.

Молодой Вольфганг Паули

Wikimedia Commons

В 1917 году он окончил гимназию и отправился на фронт Первой мировой войны, где сражался на передовой, но в ноябре 1918 года целый и невредимый вернулся в Вену. На его глазах рухнул мировой порядок, похоронив под своими обломками империю, за которую Кун воевал.

Будущего нобелевского лауреата, однако, уже больше интересовала наука. 18-летний юноша вернулся к учебе. Став студентом Венского университета, он два семестра занимался дома, по книжкам: у университета не хватало помещений. Несмотря на привычку к домашнему обучению, Кун все же был не очень доволен таким состоянием дел и уехал «за границу» — в Мюнхен, куда, по счастливому стечению обстоятельств, переместился преподавать нобелевский лауреат Рихард Вильштеттер, получивший свою премию за изучение природных красителей в 1915 году.

Именно у Вильштеттера Кун получил свою докторскую степень. Совсем незадолго до 22-летия ему достался заветный диплом доктора summa cum laude за диссертацию «О специфичности ферментов в метаболизме углеводов». Путь в большую науку был открыт.

Нобелевские лауреаты: Корней Хейманс

Бельгийский физиолог Корней Хейманс

Wellcome Collection gallery/Wikimedia Commons

Корней Жан Франсуа Хейманс
Родился 28 марта 1892 года, Гент, Бельгия
Умер 18 июля 1968 года, Кнокке, Бельгия
Нобелевская премия по физиологии и медицине 1938 года. 
Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие роли синусного и аортального механизмов в регуляции дыхания».

Наш сегодняшний герой родился ровно 126 лет назад, 28 марта 1892 года, в самом большом городе Восточной Фландрии, бельгийском Генте. Путь его в науку и, соответственно, в медицину был предрешен с рождения. Куда деться, если твой отец не только профессор фармакологии, но и ректор Гентского университета? Жан-Франсуа Хейманс прославился исследованиями миелинизации нервных волокон, нервной системы ланцетников и пиявок, влияния температуры на сокращение мышц, а также поиском способов детоксикации при отравлении цианидами. Помимо прочего, отец будущего лауреата был одним из крупнейших специалистов в фармакодинамике и даже основал вместе с физиологом Эженом Глеем журнал Archives Internationales de Pharmacodynamie et de Thérapie. Да и то, что еще при жизни в честь Хейманса назовут Институт фармакологии и терапии, директором которого был Жан-Франсуа, тоже говорит о многом.

Жан-Франсуа (Жан Франс) Хейманс

Wikimedia Commons

Вот в семье такого человека и его супруги Мари Генриетты Хейманс, в девичестве Хеннинг, и родился будущий нобелевский лауреат, который получил свое второе имя, Жан Франсуа, именно в честь отца. К слову, Хейманс-старший не дожил до Нобелевского триумфа своего сына всего шесть лет, но успел застать его мировое признание.

Как и у многих лауреатов 1930-х годов, высшее образование Корнея было прерывистым. Он пошел учиться на медицинский факультет Гентского университета (а куда еще?), но в 1914 году началась война. И, как многие нобелевские лауреаты, Хейманс-младший отправился на фронт. Да, не солдатом, да, в офицерском чине, но война от этого не делается менее опасной, а подвиги — менее достойными. Хейманс достойно сражался и отнюдь не по папиной протекции получал боевые награды: недоучившийся студент-медик был награжден бельгийским Военным крестом, Гражданским крестом, Пожарным крестом с восемью пряжками, а также Военным крестом Франции.

Когда закончилась война, Корней не стал продолжать блестяще начатую карьеру артиллериста, а преспокойно вернулся в университет, доучился два года и в 1921 году получил степень доктора медицины. Годом спустя он уже преподавал фармакологию в своей alma mater (точь-в-точь как отец в год его рождения), а потом до начала нового десятилетия поездил по свету, учась и перенимая опыт медиков-ученых. Коллеж де Франс, Университет Лозанны, Венский университет, Университетский колледж Лондона и даже медицинская школа Вестерн-Резерв университета в Кливленде (ныне это Университет Кейс-Вестерн-Резерв).

Поэтому не удивительно, что в 38 лет он был ученым и экспериментатором экстра-класса, и когда отец Хейманса в 1930 году отправился на покой, вопросов о преемнике не возникало. И не потому, что сын, а потому, что один из самых сильных бельгийских ученых.

И именно в этом Институте — в статусе директора, который сам работает руками, а не только отдает указания, — наш герой и провел серию экспериментов, которые через восемь лет привели его к Нобелевской премии по физиологии и медицине. Он стал вторым — после Жюля Борде — бельгийцем-нобелиатом. До них Огюст Беенарт и Анри Лафонтен становились лауреатами премии мира – в 1909 и 1913 годах, и в 1911 году премию по литературе получил великий бельгиец Морис Метерлинк.

До начала исследований в Институте Хейманса физиологи думали, что сердечно-сосудистый и дыхательный центр в продолговатом мозге (нижнем отделе ствола мозга) регулируют скорость кровотока, уровень артериального давления и концентрацию дыхательных газов в крови и что эти процессы происходят в соответствии с непосредственными физиологическими потребностями организма и без участия рефлексов нервной системы. Хеймансу-младшему удалось изменить это мнение при помощи очень сложных экспериментов, требующих жизней многих собак (не Павловым единым, однако) и очень отточенной хирургии.

Учитель использует мел, чтобы обучать студентов анатомии

Тайваньский художник и преподаватель Чуань-Бен Чун наглядно и с невероятной точностью демонстрирует своим ученикам все особенности и тонкости человеческого тела, используя самый элементарный материал — мел. Во время проведения лекции он создает на доске скрупулезно точный рисунок анатомии тела человека начиная от мышц лица и заканчивая структурой скелета. Детализованные эскизы не только познавательны, но и эстетически вдохновляющие — слияние знаний анатомии и искусства.

«Разумеется, у нас есть учебники, но мы не читаем их, нам больше нравится рисовать» — объясняет преподаватель. — «Студенты не смогут освоить материал, просто посмотрев на картинку в учебнике. Вместо этого мы рисуем на доске мелом вместе. На моих уроках учащиеся должны нарисовать то, что я показываю на доске».