Новости и статьи с тегом Нобелевская премия

Андрей Варламов: «Сверхпроводник можно рассматривать как гигантский атом»

Tue, 04 Dec 2012 10:31:18 +0400

Доктор физико-математических наук, Андрей Варламов рассказал Дмитрию Ицковичу, Борису Долгину и Анатолию Кузичеву в программе «Наука 2.0» (совместном проекте портала «Полит.ру» и «Вести.FM») об открытии сверхпроводимости, его применении в современной жизни и о том, как понять физику на примере приготовления итальянского кофе. Это не прямая речь гостя передачи, а краткое содержание, пересказанное редакцией «Полит.ру».

В прошлом году исполнилось 100 лет с момента открытия сверхпроводимости. Сверхпроводимость - особое открытие. Свойства полупроводников были поняты довольно быстро, квантовые свойства, на которых основаны лазеры, в действительности, были давно предсказаны. А сверхпроводимость была открыта как некое совершенно неожиданное явление. В конце XIX века бытовало мнение о том, что современная физика уже сделала все свои открытия. Конечно, еще оставались частные задачи, люди занимались исследованием свойств вещества, исследованием систем большого числа частиц, но было некоторое ощущение завершенности.

И тут – взрыв: изобретают телеграф, телефон. Идут дискуссии. Необходимо знание о свойствах металлов - как они передают ток на расстоянии по проводам, что такое проводимость. Со времен Фарадея люди понимали, что можно характеризовать различные вещества их проводимостью, но не знали, что такое электрон. Предполагалось, что имеются положительные и отрицательные заряды, но что это такое, не было известно.

В конце ХІХ века открывают электрон. И тут же Друде создает свою теорию электропроводности - наивную, на первый взгляд, но с формулой, которую используют до сих пор.

По сей день идут дебаты о том, как изменяется проводимость металла при очень низких температурах. Дело в том, что при высоких температурах все более или менее точно определяется колебаниями решетки. При высоких температурах вы не получите высокой проводимости - растет сопротивление, и проводимость падает, потому что электронам приходится рассеиваться не на примесях, а на колебаниях решетки. Шла погоня за низкими температурами, чтобы изучить, как устроено вещество, чтобы избавиться от помех. При понижении температуры наступает тепловое равновесие с другими газами, поэтому ученые обратились к гелию, который кипит при температуре около 4,2 градусов по Кельвину.

Открыл сверхпроводимость Хейке Камерлинг-Оннес. Он считал, что проводимость стремится к бесконечности при приближении к абсолютному нулю. У него был гелий, но, чтобы поставить точку в споре, он пробует золото, платину – ничего не получается. Тогда он решает применить ртуть. Замораживает, измеряет сопротивление - и вдруг видит, что при 4,2 градуса сопротивление ртути скачком обращается в ноль.

Во время работы над открытием Камерлинг-Оннес перебрал все металлы из таблицы Менделеева и выяснил, что чем лучше металл как проводник, тем меньше вероятность, что он сверхпроводник. Золото - очень хороший проводник, поэтому контакты в компьютерах делают именно из него. Медь - хороший проводник. Однако ни медь, ни золото не являются сверхпроводниками, а ртуть и олово являются. Особенность сверхпроводимости такова: «хорошие» металлы - или не сверхпроводники, или плохие сверхпроводники. Лучший изо всех элементов - чистых металлов как сверхпроводник - это ниобий, скачок происходит при 9 градусов Кельвина.

Величие теоретической физики ХХ-го века в том, что мы научились описывать те явления, которые никогда не сможем увидеть.

Таким образом, открытие сверхпроводимости произошло 8 апреля 1911 года и было оценено сообществом. Оно необходимо для очень многих целей. Есть научные вопросы, которые решаются в лабораториях, но есть и больницы, где ежедневно сотни людей проходят ядерно-магнитное резонансное сканирование.

Верно подметил Лев Ландау: величие теоретической физики ХХ-го века в том, что мы научились описывать те явления, которые никогда не сможем увидеть.

Череда научных открытий

С XIX века известен важнейший закон Фарадея - закон электромагнитной индукции. Он обнаружил, что когда меняется поток магнитного поля через контур, возникает напряжение, возникает ток. Когда королева его спросила, какое применение может найти его открытие, он сказал: ровно никакого. Сегодня мы имеем все электрические приборы благодаря Фарадею.

В 1934 году в Германии немецкий ученый Мейснер со своим сотрудником Оксенфельдом открывают удивительное явление сверхпроводимости. Они обнаруживают, что когда металл является сверхпроводником, то есть по нему ток может течь без сопротивления, он оказывается вдобавок и идеальным диамагнетиком. Идеальный диамагнетик - это означает, что металл выталкивает из себя магнитное поле. По этому принципу в Японии и в Китае созданы поезда на магнитной подушке - магнитная левитация.

Сверхпроводник можно рассматривать как гигантский атом. Все электроны в этом сверхпроводнике описываются единой волновой функцией, они живут как один большой атом.

В 1935 году братья Фриц и Хайнц Лондоны, пытаясь доказать теорию сверхпроводимости, установили, что есть два сорта электронов. Есть обычные электроны, которые рассеиваются на примесях, как в любом нормальном металле, а есть сверхпроводящие электроны, которые не замечают примесей, благодаря чему и существует сверхпроводимость. На основании этой гипотезы они пишут систему уравнений, в которой, без понимания глубины, объясняют эффект Мейснера, который был отмечен еще в 1934 году.

В 1935 году Сергей Капица, приехав в Россию из Кембриджа навестить родителей, не возвращается в Англию и пытается уйти из физики. Кончается это тем, что появляется Институт физических проблем, с оборудованием, подаренным Резерфордом своему любимому ученику. И Капица открывает явление сверхтекучести. Явление сверхтекучести - это протекание жидкого гелия при температуре не 4,2, а 2,18 по Кельвину - гелий начинает протекать совершенно без вязкости. Это важное обстоятельство сверхтекучести позволило Ландау объяснить, что атомы в этом процессе имеют нулевой спин. Спин - это врожденный магнитный момент частицы. Она как будто бы крутится - и возникает магнитный момент.

Открытие Шубникова было достойно Нобелевской премии, но вместо этого его объявили шпионом и расстреляли.

В то же время ученые продолжают исследовать сплавы. В Лейденской лаборатории известный экспериментатор Вандер Йоханес де Гааз активно работал над этим вместе со Львом Шубниковым из Харьковского физтеха. Де Гааз и Шубников обнаружили, что сверхпроводимость в сверхпроводниках второго рода отличается от магнитных свойств первого рода. Первые - это чистые, а вторые - это сплав. Открытие Шубникова было достойно Нобелевской премии, но вместо этого его объявили шпионом и расстреляли.

Откуда берется сверхпроводимость?

В 1957 году ученые Бардин, Купер и Шриффер создают микроскопическую теорию сверхпроводимости, которая объясняет, что имеется электрон-фононное взаимодействие и кулоновское взаимодействие, которое можно заменить эффективным притяжением. Если электроны индивидуалисты и живут каждый сам по себе, то бозоны любят держаться вместе. При низких температурах они начинают попадать в бозе-конденсат, описываясь единой волновой функцией. Отсюда и берется сверхпроводимость. Это фундаментальная теория, называемая БКШ (первые буквы имен ученых), за которую была вручена Нобелевская премия.

В это же время создает свою теорию Алексей Абрикосов – выдающийся человек. В 15 лет окончил школу, в 20 - университет, аспирант Ландау. В 27 лет был доктором физико-математических наук. Абрикосов придумал совершенно новый сценарий взаимодействия сверхпроводника с магнитным полем, решив важнейшую практическую задачу. Он сказал: «Хотите иметь сверхпроводники с высокими параметрами? Я не знаю, как сделать высокую критическую температуру, но как получить магнитное поле критическое - знаю. «Пачкайте» сверхпроводники, вводите туда примеси. Больше примесей - выше критическое поле». И до 1986 года все сверхпроводники, которые работали в наших лабораториях на полях в 17-20 Тесла, это были сверхпроводники второго рода, природу которых объяснил Абрикосов.

Это была совершенно новаторская работа, которая получила огромное практическое применение. Абрикосов указал практический способ, как получать такие сверхпроводники. Поэтому он получил за это Нобелевскую премию.

Позже была открыта совеем другая область сверхпроводимости, названная слабой областью сверхпроводимости. Ученый Брайан Джозефсон доказал это в своей дипломной работе. Он показал, что если есть один сверхпроводник и второй сверхпроводник, а между ними - прослойка, то возникнет удивительный прибор - Джозефсоновский переход, при помощи которого измеряют сверхслабые магнитные поля. С его помощью легко измерить магнитное поле, возникающее при протекании крови в сосудах человеческого мозга.

Сегодня джозефсоновские элементы - это повседневный атрибут в лабораториях для измерения распределения магнитных полей.

«Физика хорошего кофе»

Физика - это такая наука, которая превращает явления вокруг нас в числа и объясняет нам, почему что-то происходит так, а не иначе. Это можно объяснить на примере приготовления кофе в Италии. У итальянцев есть поговорка: «В Италии лучше пить хороший кофе, чем плохой чай".

Есть американский кофе, качество которого нет смысла обсуждать. Есть скандинавский способ приготовления (в кофейник с холодной водой засыпают кофе и варят полчаса). Турецкий кофе до кипения не доводят и варят в джезве. А есть итальянский способ приготовления. Раньше было два вида кофе - мокко и неаполитано. В пьесах Эдуарде де Филиппо можно обнаружить целые страницы о том, как пьют кофе в Неаполе.

В середине XIX века миланские инженеры придумали машину, которая называется «эспрессо». Принцип работы ее в том, что итальянские инженеры поставили компрессор и термостат. И решили выбирать. Позвали 20 сомелье и сказали: пробуйте. После совещаний было решено, что самые оптимальные параметры с точки зрения органолептики (то, что человеку нравится) - это кофе, который готовится при давлении между 9-ю и 16-ю атмосферами, а температура 88-92 градуса.

По данным итальянского Института эспрессо: кофе должен готовиться из 7-9 граммов молотого кофе, под давлением от 9 до 16 атмосфер, за время 15-25 секунд, на выходе должно быть 25-35 миллилитров кофе, температура приготовления 88-92 градуса, чашка должна быть подогрета, и на губах, когда вы пьете должно быть 68-70 градусов. Это параметры, которые определяют в итальянском смысле эспрессо.

Нобелевский прогноз-2012: экономика

Константин Сонин — Fri, 12 Oct 2012 18:22:03 +0400

Накануне присуждения Нобелевской премии по экономике «Полит.ру» публикует традиционный ежегодный прогноз, сделанный российским экономистом, профессором и проректором Российской экономической школы, профессором НИУ ВШЭ, участником проекта «Публичные лекции «Полит.ру» Константином Сониным (текст, помещенный в блоге ученого, мы публикуем с его разрешения).

15 октября будут объявлены лауреаты Нобелевской премии по экономике 2012 - смотрите. У нас профессор Бремзен вовсю принимает ставки - мне кажется, ещё чуть-чуть и тотализатор достигнет такого масштаба, что им заинтересуется налоговая служба. Я как всегда пишу "Нобелевский прогноз" (предыдущие прогнозы и обсуждения итогов содержатся под тэгом Нобель.)

Впрочем, сначала нужно сделать несколько оговорок.

(а) Писать прогноз с каждым годом всё сложнее, потому что приходится повторяться - и я, когда пишу очередной прогноз, использую местами Copy & Paste. Те, кто в прошлом году был упомянут в прогнозе, а премию не получил, автоматически являются претендентами на следующий год. (Даже при том, что комитет не любит давать премии в одной области "подряд" - из этого есть исключения.) Писать про них приходится то же самое. Впрочем, см. оговорку (б).

(б) Мои прогнозы в последние пять лет (а до этого я прогнозов не писал) - исключительно удачные. Конечно, я, фактически, называю каждый год 10-15 человек, так что то, что каждый год хотя бы один из претендентов угадывается, не такой уж большой успех. Экономическая наука - предмет довольно зрелый и "неожиданных" звёзд в ней практически не появляется. Кроме того, в отличие, например, от физики, комитет по экономике не даёт премий молодым людям - неформальным требованием является то, что вклад человека уже заметен несколько десятилетий. Так что из прогноза каждый год кто-то да выбывает, победив. Взять, например, Прогноз 2010 - из пяти "вариантов" трём уже выданы премии... (2007a и 2007b, 2008, 2009 и 2011 были ненамного хуже.)

(в) Хотя я знаком с некоторыми из тех людей, которые имеют непропорциональное влияние на выбор лауреатов, я не знаю никакого "инсайда". Знаменитые учёные обычно могут о чём-то догадываться, потому что комитет (и советники комитета) просят писать "описания работ" для "шорт-листа", но я от этого уровня далёк.

(г) Есть только очень расплывчатые "общие соображения" о том, как должна выглядеть премия. Во-первых, премия присуждается выдающимся учёным, оказавшим огромное влияние на развитие экономической науки. Нобелевских лауреатов без того, чтобы их работы стали источником вдохновения для тысяч экономистов по всему миру, не бывает. Во-вторых, комитет не использует никаких «механических» правил – может дать две премии в одной области в течение трёх лет, может вспомнить экономиста, чьи работы, оказав влияние десятки лет назад, вышли из моды. В третьих – Нобелевский комитет малопредсказуем и, всё же, иногда пытается как-то учесть текущий общественный интерес.

(д) И ещё - периодически мне задают вопрос - почему я считаю, что "Х" (завкафедрой, на которую я только что поступил, директор института с громким названием, "академик" и т.п.) не входит в число реальных претендентов? Проще всего посмотреть в Google Scholar индекс цитирования того персонажа, который Вас интересует - надо просто набрать в поисковой строке: "author:X". Если его самые цитируемые работы цитируются меньше нескольких тысяч раз, то о "кандидатстве в Нобели" можно забыть. Конечно, и десятки тысяч цитат не делают человека реальным кандидатом (и не свидетельствуют о большом научном вкладе) - это необходимое условие, но не достаточное. Можно смотреть первую сотню в рейтинге REPeC (в разных рейтингах REPeC сотни немного различаются), но смысл ясен. Трудно сказать, кто достоит Нобеля, но кто - пока нет, легко.

Наконец, собственно, прогноз.

(1) В этом году был проведён, а это делается далеко не каждый год, "Нобелевский симпозиум" - возможность членам и советникам комитета по присуждению посмотреть на ведущих специалистов в какой-то теме. Таких симпозиумов было, кажется, за всю историю шесть (за последние десять лет - два) и в пяти случаях из шести дело заканчивалось премией. В этом году симпозиум был и был по теме "Экономический рост и развитие". Так что есть список кандидатов. Вычеркиваем тех, у кого уже есть, вычеркиваем "молодёжь" (хотя Дарон Асемоглу, на мой взгляд, уже достоин) - кто остаётся? У меня - Роберт Барро из Гарварда и Пол Ромер из Нью-Йоркского университета. Барро - это вся эмпирика экономического развития, Ромер - фундаментальная модель эндогенного роста. Конечно, по "классической теории роста" может быть несколько комбинаций - можно представить себе в числе лауреатов и Агийона, и Дитона (на него также указывает прогноз Thomson Reuters), и даже Мэнкью.

(2) Барро и Ромер - это если интерпретировать "Рост и развитие" в классическом духе, от Солоу к Лукасу-Ромеру. А если говорить про современный, последние двадцать лет, подход к развитию, то может быть и совсем новая интерпретация. Например, Роберт Таунсенд из МТИ и ... - вот тут у меня сбой. Абиджит Банерджи и Майкл Кремер (и, со временем, Эстер Дуфло) - безусловные претенденты, но они значительно моложе "среднего" лауреата. С другой стороны - "микроэконометрика развития" - самая быстро прогрессировавшая область экономической науки последнего десятилетия.

(3) Роберт Шиллер третий год подряд в моём списке. (Thomson Reuters со мной соглашается в этом году.) Против кандидатуры Шиллера говорит то, что премии по финансам «за основание современной финансовой науки» давно ждут Юджин Фама и Кеннет Френч (а Нобелевский комитет, да, любит иногда "вернуться назад"). Немножко парадоксально, что эти имена ассоциируются с «гипотезой об эффективном рынке» - это при том, что первая известная работа Фамы, если я не ошибаюсь – работа о «толстых хвостах». (Если бы персонажи Нассима Талеба слушали то, что им рассказывали в курсах финансов они бы, конечно, не стали персонажами.) Тридцать лет назад академические статьи Шиллера ломали победившую, казалось бы гипотезу об эффективности рынков. Созданный Шиллером индекс рынков недвижимости стал практическим инструментом - немалое достижение для чистого учёного. Однако, третий год подряд, Irrational Exuberance 2000-го года и предупреждения о последнем кризисе - вот что выделяет Шиллера среди современных специалистов по финансам, которые давно ждут премии.

(4) Мартин Фельдстайн – выдающийся макроэкономист, отец-основатель NBER, образца для центров экономической политики, дающих советы правительствам своих стран. Именно на его работах основана половина всего прикладного анализа последствий налогообложения, разного рода правительственных программ и т.п. Из-за того, что его работы настолько прикладные, трудно сформулировать в одно предложение за что он получит премию. А вот то, чем он сейчас привлекает внимание общественности, увидеть просто. Год назад я написал, что именно Фельдстайн был одним из основных интеллектуальных противников создания еврозоны, предвидя ситуацию, в которой в ней возникнет напряжение, от которого сейчас трясёт весь мир, и до сих пор не передумал. Некоторые считают, что и Барро с Мэнкью, и Фельдстайну может помешать их политический консерватизм (они все в разной степени, но отчётливо поддерживают, как публицисты, республиканцев), но я пока в выборе Нобелевского комитета особого влияния политики не видел.

(5) Элханан Хелпман (Гарвард) и Авинаш Диксит (Принстон) - за достижения в области экономики международной торговли. Раньше называл в этой области Энн Крюгер, Гордона Таллок и Джагдиша Бхагвати, но надо всё-таки выбирать. Хелпман и в меньшей степени Диксит просто обязаны были получить премию 2008 года, вместе с Кругманом - именно их модели используются в большинстве его работ, за которые выдана премия. Если Нобелевский комитет захочет подчеркнуть опасность протекционизма, и, наконец, если захочет поддержать репутацию непредсказуемости, то Хелпман и Диксит имеют шанс. А если уж Хелпман получит с Джином Гроссманом, за "Protection for Sale", то и вовсе здорово. Я болею за них, и не надо напоминать, что это пристрастие уже обошлось мне в 300 рублей за последние пять лет.

Неожиданный Мо Янь

Феликс Лапин — Thu, 11 Oct 2012 19:37:24 +0400

В борьбе за Нобелевскую премию по литературе интрига сохранялась до самого конца. Чаще всего фаворитами называли японца Харуки Мураками или канадку Эллис Монро. Но победил китаец Мо Янь, в произведениях которого «умопомрачительный реализм объединяет народные сказки с современностью».

Мо Янь - почетный доктор филологии Открытого университета Гонконга. Имя, под которым он выдвигался на премию, на самом деле является псевдонимом. В реальности же победителя зовут Гуань Мое. Его произведения переведены более чем на десять языков, включая английский, французский, немецкий и норвежский. А на русском языке издавались только фрагменты его книг. Неудивительно, что никто из русскоязычных писателей, опрошенных "Полит.ру", с творчеством китайца не знаком.

Захар Прилепин

Захар Прилепин: Нобелевская премия хороша уже тем, что хотя бы один раз из трёх попадает в точку. Её влияние на мировую культуру неоспоримо, иерархия, созданная ей, вполне действенна. Ребята неплохо делают своё дело.

Другой вопрос, что авторы, заступающие за пределы толерантности и политкорректности, периодически пролетают мимо этой премии. Есть вещи, которые нобелевский комитет просто не может себе позволить. Поэтому я не очень верю, что премию мог бы получить такой человек, как Эдуард Лимонов, например.При всём том, что он живой классик, и его вклад в литературу совершенно неоспорим. Или, скажем, Джонатан Франзен. Я уж не говорю о Валентине Распутине.

Вообще русская литература сейчас по высшему разряду даже не рассматривается. Понятно, что Евтушенко или Пелевин находятся в этих скачках где-то на сотом месте. А продвигаются те, кто проповедует идеалы гуманизма, человеколюбия и прочего бла-бла-бла. Всё это даже забавно.

Александр Проханов

Александр Проханов: С творчеством победителя я не знаком, но ситуацию с великой китайской литературой могу прокомментировать. Великий Китай сейчас раскрывается, как гигантский красный цветок, и демонстрирует всё новые приоритеты, будь то олимпийские, индустриальные или научные. Китайская модель сложна и великолепна, она включает в себя грандиозную традицию и потрясающий авангард. Коммунистическую идеологию и конфуцианскую фундаментальность.

Эта модель триумфально движется по миру, я поздравляю Китай и преклоняюсь перед ним. И страшно сожалею, что Россия в 91 году проиграла схватку за будущее, и теперь наша страна может предложить на рассмотрение нобелевского комитета только маленькие тексты Pussy Riot.

Анатолий Найман

Анатолий Найман: О Мо Яне я слышал только в связи с этой нобелевкой. Да и вообще в этом году не очень следил за интригой вокруг премии. Как всякий старый человек, я привержен тому, что происходило во время расцвета моей жизни. Но расцвет, молодость - очень короткое время.

Есть, однако, чёткое ощущение, что тогда выдвигались на получение премии писатели другого масштаба. Ранга Фолкнера, Маркеса, Бродского. Это был штучный товар. После этого я не припоминаю гигантов, творчество которых перевернуло бы мир.

Игорь Губерман: Никого из кандидатов кроме Мураками я не знаю, а нобелевская премия - это интересно, забавно, но не более того. Если бы кандидатов выдвигал я, то первым номером поставил бы Пелевина. Да, наверное, и всё.