في الأسبوع الماضي ، أعلنت لجنة نوبل أسماء الفائزين في ثلاثة مجالات علمية - الفيزياء والكيمياء والطب. يشرح Hightech اكتشافات العلماء التي فازت بالجائزة ، ولماذا هي ، وكيف غيّر عملهم العالم.
أولت جائزة نوبل اهتمامًا كبيرًا بالبيئة هذا العام. على سبيل المثال ، منحت جائزة الكيمياء للعلماء الذين اكتشفوا كيفية صنع عقاقير جديدة بأقل قدر من الهدر ، وذهبت جائزة الفيزياء لاثنين من علماء المناخ. ذهبت الجائزة الطبية للعلماء الذين اكتشفوا كيف نشعر تجاه العالم. لا علاقة له بالبيئة ، لكنه يمكن أن يساعد كل شخص على وجه الأرض.
الفيزياء - اجمع الفوضى في النظام
مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2021 لثلاثة علماء أرسى عملهم الأسس لفهمنا للأنظمة الفيزيائية المعقدة. حذر بحثهم العالم من تغير المناخ.
أظهر كل من شوكورو مانابي من جامعة برينستون في نيوجيرسي ، وكلاوس هاسلمان ، وهو زميل سابق في معهد ماكس بلانك للأرصاد الجوية في هامبورغ بألمانيا ، وجورجيو باريزي من جامعة لا سابينزا في روما ، كيف يمكن للتغييرات الصغيرة أن تغير الأنظمة المعقدة بشكل جذري.
والجدير بالذكر أن اثنين من الفائزين الثلاثة بجائزة نوبل في الفيزياء لهذا العام هما علماء المناخ (هاسلمان ومانابي). هذه ليست أول جائزة نوبل على الإطلاق للأنشطة المتعلقة بالمناخ ، ولكنها أول جائزة تعترف بالعلماء الذين يدرسون مباشرة فيزياء تغير المناخ.
لماذا هو مهم؟
الصورة الكبيرة لتغير المناخ بسيطة بما فيه الكفاية: الغازات المحاصرة للحرارة في الغلاف الجوي تحول الأرض إلى دفيئة مجازية ، مما يتسبب في ارتفاع حرارة الكوكب. لكن هذه العمليات تتأثر بالعديد من العوامل ، يتم دمجها جميعًا في نظام معقد به العديد من المتغيرات.
تمكن الحاصلون على جائزة الفيزياء من إيجاد طرق لشرح الفوضى في كل هذا.
يطلق العلماء على الأنظمة المعقدة التي تتكون من العديد من الأجزاء التي تتفاعل مع بعضها البعض كعناصر مستقلة ، بغض النظر عن بقية المكونات. من الصعب جدًا وصفها بلغة الرياضيات. للقيام بذلك ، يجب أن تأخذ في الاعتبار جميع الخيارات المحتملة لتفاعل العوامل المختلفة مع بعضها البعض. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه عند التفاعل مع نظام معقد ، فإن نفس الإجراءات تعطي بسهولة نتائج مختلفة. كل هذا يتوقف على حالة النظام في وقت الاتصال وفي شكله الأصلي. نتيجة لذلك ، من أجل التنبؤ بكيفية تصرفها في المستقبل ، عليك أن تأخذ في الاعتبار عددًا كبيرًا من المدخلات (غالبًا ما لا نعرفها حتى).
في الثمانينيات من القرن الماضي ، أثبت جورجيو باريزي أن العوامل التي تبدو عشوائية تمامًا مترابطة وحتى تخضع لقوانين معينة. في الواقع ، يساعد عمله على تقليل جميع المتغيرات غير المعروفة إلى عامل مشترك لعدم اليقين. هذا يزيد بشكل كبير من دقة جميع الحسابات ، وبالتالي التنبؤات (على سبيل المثال ، المناخ على الكوكب).
بدوره ، تمكن Shukuro Manabe من توضيح كيف يمكن أن تؤدي زيادة محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي إلى زيادة درجات الحرارة بالقرب من سطح الأرض. لقد ربط الطاقة التي يمتصها الغلاف الجوي بالحركة الرأسية للهواء فوق الأرض ، وهي معلمة مهمة لنمذجة المناخ.
ومنذ حوالي 50 عامًا ، ابتكر كلاوس هاسلمان أول نموذج كمبيوتر يربط الطقس بالمناخ. أصبح عمله العمود الفقري لعلم الإسناد المناخي ، والذي يستخدمه العلماء الآن لتحديد مقدار الأشخاص الذين تسببوا في تفاقم موجات الحرارة أو زيادة هطول الأمطار.
الكيمياء عقاقير آمنة
مُنحت جائزة نوبل في الكيمياء عام 2021 لاثنين من العلماء الذين طوروا أدوات جديدة لتكوين جزيئات المرآة. وهي بدورها تسمح بإنتاج أدوية جديدة بطريقة أكثر صداقة للبيئة.
الباحث بنيامين ليزت من معهد أبحاث الفحم. وقالت لجنة نوبل في بيان إن ماكس بلانك وديفيد ماكميلان من جامعة برينستون حصلوا على الجائزة "لأنهما طورا بشكل مستقل في عام 2000 نوعًا ثالثًا من الحفز".
لماذا هو مهم؟
ينشئ الكيميائيون جزيئات جديدة عن طريق ربط كتل بناء كيميائية صغيرة معًا ، لكن التحكم في عملية الربط هذه ليس بالأمر السهل. تلعب المحفزات دورًا مهمًا في التحكم في ردود الفعل هذه ، ولكن لها أيضًا حدودها. على سبيل المثال ، تفشل المحفزات التقليدية أحيانًا في منع الموقف الذي يحدث عندما تنتج إحدى عمليات بناء الجزيء المطلوب واحدًا من جزيئين محتملين - كل منهما عبارة عن صورة معكوسة للآخر ، مثل اليد اليسرى واليمنى. يمكن أن يكون لهذه الجزيئات المرآة أو اللولبية خصائص مختلفة تمامًا وتتفاعل مع الجسم بطريقتها الخاصة. على سبيل المثال ، جزيء المرآة levomethamphetamine ، والذي يستخدم في أجهزة الاستنشاق الأنفية لتخفيف احتقان الأنف ، هو ديكستروميثامفيتامين ، وهو عقار علاجي يستخدم في اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه ولكنه أيضًا عقار شائع يسبب الإدمان.
