Verlede week het die Nobelkomitee die wenners in drie wetenskaplike velde aangekondig – fisika, chemie en medisyne. Hightech verduidelik watter ontdekkings van wetenskaplikes die toekenning gewen het, hoekom hulle is en hoe hul werk die wêreld verander het.
Die Nobelprys het vanjaar baie aandag aan ekologie gegee. Die chemieprys het byvoorbeeld gegaan aan wetenskaplikes wat uitgevind het hoe om nuwe medisyne te skep met minimale vermorsing, en die fisikaprys het aan twee klimatoloë gegaan. Die mediese toekenning het gegaan aan wetenskaplikes wat uitgepluis het hoe ons oor die wêreld voel. Dit het niks met ekologie te doen nie, maar dit kan elke mens op aarde help.
Fisika – versamel chaos in die sisteem
Die 2021 Nobelprys in Fisika is toegeken aan drie wetenskaplikes wie se werk die grondslag gelê het vir ons begrip van komplekse fisiese stelsels. Hul navorsing het die wêreld oor klimaatsverandering gewaarsku.
Shukuro Manabe van Princeton Universiteit in New Jersey, Klaus Hasselmann, 'n voormalige genoot by die Max Planck Instituut vir Meteorologie in Hamburg, Duitsland, en Giorgio Parisi van Rome se La Sapienza Universiteit het gewys hoe klein veranderinge komplekse stelsels radikaal kan transformeer.
Veral twee van die drie Nobelpryswenners in fisika vanjaar is klimatoloë (Hasselman en Manabe). Dit is nie die eerste Nobelprys ooit vir klimaatverwante aktiwiteite nie, maar die eerste om erkenning te gee aan wetenskaplikes wat die fisika van klimaatsverandering direk bestudeer.
Hoekom is dit belangrik?
Die groot prentjie van klimaatsverandering is eenvoudig genoeg: Hittevangende gasse in die atmosfeer verander die Aarde in 'n metaforiese kweekhuis, wat veroorsaak dat die planeet verhit. Maar hierdie prosesse word deur baie faktore beïnvloed, almal van hulle word gekombineer in 'n komplekse stelsel met baie veranderlikes.
Fisika-pryswenners het daarin geslaag om maniere te vind om die chaos in dit alles te verduidelik.
Wetenskaplikes noem komplekse stelsels wat uit baie dele bestaan wat met mekaar in wisselwerking is as onafhanklike elemente, onafhanklik van die res van die komponente. Dit is baie moeilik om hulle in die taal van wiskunde te beskryf. Om dit te doen, moet jy al die moontlike opsies vir die interaksie van verskillende faktore met mekaar in ag neem. Daar moet in gedagte gehou word dat dieselfde aksies maklik verskillende resultate gee wanneer daar met 'n komplekse stelsel interaksie word. Dit hang alles af van die toestand van die stelsel ten tye van kontak en in sy oorspronklike vorm. As gevolg hiervan, om te voorspel hoe sy in die toekoms sal optree, moet jy 'n groot aantal insette in ag neem (dikwels ken ons dit nie eers nie).
In die 1980's het Giorgio Parisi bewys dat oënskynlik heeltemal willekeurige faktore met mekaar verbind is en selfs sekere wette gehoorsaam. Trouens, sy werk help om alle onbekende veranderlikes te verminder tot 'n gemeenskaplike faktor van onsekerheid. Dit verhoog aansienlik die akkuraatheid van alle berekeninge, en dus voorspellings (byvoorbeeld, die klimaat op die planeet).
Op sy beurt kon Shukuro Manabe duidelik demonstreer hoe 'n toename in die CO₂-inhoud in die atmosfeer kan lei tot 'n toename in temperature naby die aarde se oppervlak. Hy het die energie wat deur die atmosfeer geabsorbeer word, verbind met die vertikale beweging van lug bo die Aarde, wat 'n kritieke parameter vir klimaatmodellering is.
En sowat 50 jaar gelede het Klaus Hasselman die eerste rekenaarmodel geskep wat weer aan klimaat gekoppel het. Sy werk het die ruggraat geword van die wetenskap van klimaattoeskrywing, wat wetenskaplikes nou gebruik om te kwantifiseer hoeveel mense hittegolwe of verhoogde reënval vererger het.
Chemie is veilige dwelms
Die Nobelprys in Chemie in 2021 is toegeken aan twee wetenskaplikes wat nuwe gereedskap ontwikkel het om spieëlmolekules te skep. Hulle laat op hul beurt toe dat nuwe medisyne op 'n meer omgewingsvriendelike manier geskep kan word.
Navorsers Benjamin Liszt van die Instituut vir Steenkoolnavorsing. Max Planck en David McMillan van Princeton Universiteit is met die prys bekroon "omdat hulle in 2000 onafhanklik 'n derde tipe katalise ontwikkel het," het die Nobelkomitee in 'n verklaring gesê.
Hoekom is dit belangrik?
Chemici skep nuwe molekules deur klein chemiese boublokkies aan mekaar te heg, maar dit is nie maklik om hierdie bindingsproses te beheer nie. Katalisators speel 'n belangrike rol in die beheer van hierdie reaksies, maar hulle het ook hul beperkings. Byvoorbeeld, konvensionele katalisators misluk soms om 'n situasie te voorkom wat plaasvind wanneer een proses van die bou van die gewenste molekule een van twee moontlike molekules produseer - elkeen is 'n spieëlbeeld van die ander, soos die linker- en regterhand. Hierdie spieël, of chirale, molekules kan heeltemal verskillende eienskappe hê en op hul eie manier met die liggaam in wisselwerking tree. Byvoorbeeld, die spieëlmolekule levometamfetamien, wat in nasale inhaleerders gebruik word om neusverstopping te verlig, is dekstrometamfetamien, 'n terapeutiese middel wat vir ADHD gebruik word, maar ook 'n hoogs verslawende straatdwelm.
