Ten tydzień z pewnością był ważny dla świata nauki – przez ostatnie dni przyznawano bowiem Nagrody Nobla. Są to niezwykle prestiżowe wyróżnienia za najlepsze, wybitne wręcz odkrycia i dokonania naukowe – przyznawane oczywiście w kilku kategoriach. Ja w dzisiejszym tekście chciałbym skupić się na dwóch dziedzinach – fizyki oraz medycyny, ponieważ właśnie te tematy poruszamy na łamach portalu. Łącznie docenionych zostało czterech badaczy, którzy przedstawili niesamowite dokonania.
Nagrody Nobla 2022. Co fizyka ma nowego do zaoferowania?
Nagroda Nobla z dziedziny fizyki została przyznana przez Królewską Szwedzką Akademię Nauk dla trójki naukowców – zespółu, w którego skład wchodzi Alain Aspect z francuskiego uniwersytetu Université Paris-Saclay, Anton Zeilinger z Wiedeńskiego Uniwersytetu w Austrii oraz John Clauser z J. F. CLAUSER AND ASSOCIATES, którzy otrzymali standardową nagrodę pieniężną 10 milionów szwedzkich koron (równowartość ~ 4,4 miliona złotych).
Trójce udało się naruszyć nierówność Bella, a także okazali się pionierami w dziedzinie informatyki kwantowej. Znaleziono bowiem możliwość, gdzie fotony (czyli kwanty fali elektromagnetycznej) mogą być splątane – zachowują się zatem, jakby były połączone nawet, gdy są od siebie oddalone. Jedna działa zatem na drugą – w obie strony.
Mechanika kwantowa różni się od mechaniki klasycznej – dam przykład – stoimy na dachu wieżowca i zrzucamy z niego piłeczkę. Mechanika klasyczna pozwala na obliczenie dokładnego położenia, w którym znajdzie się obiekt po spadnięciu, jednak w mechanice kwantowej sprawa wygląda bardziej skomplikowanie. W wielkim uproszczeniu, według niej, badana „rzucona” cząstka, zanim się zatrzyma, może być jednokrotnie w kilku miejscach i zupełnie losowo wybiera finalną pozycję.
Albert Einstein był pewny, że tak nie może być – sądził, że wyniki nie mogą być przecież przypadkowe i muszą istnieć jakieś siły lub prawa, które w sposób przewidywalny wpływają na pomiary. John Bell w 1964 roku opracował test teoretyczny, który miał wykazać, że te siły i prawa nie istnieją. Jeden z Noblistów – John Clauser – rozwinął pomysły Bella, potwierdzając, że nie ma takich praw i sił – co udowodniło, że Einstein się mylił.
Oczywiście, nie jest to żadna ujma, patrząc na to, że obecnie mamy zaawansowane technologie, o których geniusze tacy jak A. Einstein czy Max Planck prawdopodobnie nawet nie śnili, a te w znacznym stopniu przyczyniają się do rozwoju nauki.
Co więcej, udowodniono także istnienie zjawiska, jakim jest teleportacja kwantowa. Nie, nie oznacza to, że jedna cząstka teleportuje się do drugiej, tylko, że stan kwantowy przenoszony jest z jednej na drugą – co oczywiście wynika z tego, że są splątane.
No dobra, splątane fotony, teleportacje – co to da? Cóż, okazuje się, że wiele. Już w obecnych czasach stosowane są komputery kwantowe, które co prawda nie są znacznie szybsze od tych „zwykłych”, jednak zostały stworzone kompletnie w innym celu – rozwoju technologii opartych na informacji kwantowej. Odkrycie będzie miało z pewnością wpływ na progres komputerów i sieci kwantowych, a także szyfrowaną komunikację kwantową.
Osiągnięcia mogą się wydawać, takie o – że są. Jednak kiedyś wykorzystywano klasyczną mechanikę, aby tworzyć kolejne maszyny, pozwalające w znaczny sposób rozwinąć się cywilizacji człowieka, ba, ta wciąż jest powszechnie stosowana.
Dzięki splątanym cząstkom można w teorii stworzyć odpowiednik sieci, a przykładowo już w dzisiejszych czasach stosuje się czujniki kwantowe w wykrywaniu okrętów podwodnych, a także w obrazowaniu medycznym.
Zastosowań już w dzisiejszych czasach jest masa – niesamowite, że takie odkrycie może jeszcze rozpędzić rozwój technologi, z których na co dzień korzystamy.
A co z medycyny? Tu jest równie ekscytująco
W przypadku medycyny nagrodzona została jedna osoba – szwedzki genetyk Svante Pääbo, który zsekwencjonował genom Neandertalczyka. Ustalił, w jaki sposób ewoluował współczesny człowiek przy użyciu DNA pokrewnych, już wymarłych gatunków. Odkrycie – w porównaniu do fizyki – wydaje się bardziej „przyziemne”.
Szwedzki naukowiec jest dyrektorem Max Planck Institute for Social Anthropology – instytutu badawczego w Lipsku w Niemczech. Jest jednym z twórców dziedziny, jaką jest paleogenomika. Praca odnosi się do homininów, czyli wymarłych gatunków, które były przodkami ludzi, które są bardziej spokrewnione z nami niż przykładowo szympansy.
Jak wcześniej wspomniałem, Szwed zsekwencjonował genom neandertalczyka, co stanowiło ogromne wyzwanie – głównie ze względu na fakt, że gatunek ten chodził po Ziemi dziesiątki tysięcy lat temu. A przez taki czas naturalną koleją rzeczy jest degradacja DNA. Finalnie pokonano wszelkie napotkane po drodze przeszkody, w głównej mierze można rzec, natury technicznej.
Dzięki temu, potwierdzono kolejny gatunek hominina – denisiowianina (inaczej zwanego Człowieka z Denisowej Jaskini). Badania laureata nagrody Nobla potwierdzają, że oba gatunki – zarówno neandertalczyk, jak i denisowianin – współistniały razem z ludźmi. Okazuje się, że DNA wszystkich trzech gatunków wymieszało się po tym, jak współcześni ludzie opuścili Afrykę około 70 tysięcy lat temu – neandertalczycy zamieszkiwali Europę, zaś denisowianie – najprawdopodobniej tereny wschodniej Eurazji.
Kości neandertalczyka po raz pierwszy zostały odkryte w Niemczech, a dokładnie w jednym z kamieniołomów w Dolinie Neandera w 1856 roku, jednak wtedy myślano, że to szczątki zwykłego człowieka. Nawet po wynalezieniu techniki sekwencjonowania DNA, „wydobycie” materiału genetycznego z kości okazywało się ogromnym problemem, gdzie dodatkowo pojawiła się wcześniej wymieniona niedogodność, degradacja materiału w czasie, a także zanieczyszczenia. Tegoroczny noblista – S. Pääbo – opracował specjalny zestaw technik, które pozwoliły rozwiązać ów problemy.
Finalnie wykorzystano hermetyczne miejsce pracy, a także usunięto wszelkie zanieczyszczenia genetyczne i w 2008 roku zsekwencjonowano genom neandertalczyka. Odkryto, że ludzie i neandertalczycy różnią się genetycznie, ale – co ciekawe – mają także jednego, tego samego przodka (który żył na Ziemi około 800 tysięcy lat temu). Jak się okazuje, współcześni ludzie pochodzenie europejskiego mają 2% DNA od neandertalczyków.
Natomiast ludzie zamieszkujący Nową Gwineę, Wyspy Salomona, Vanuatu, Nową Kaledonię, Fidżi i część Azji Południowo-Wschodniej mogą mieć nawet 6% denisowianina. Co więcej, mieszkańcy Tybetu mają pewien gen tego gatunku, który pomaga im żyć na wysoko położonych terenach, gdzie jest mniej tlenu. Warto zaznaczyć, że dokonania laureata nie tylko pomagają wytłumaczyć ewolucję człowieka, ale także to, dlaczego to właśnie homo sapiens przejął pałeczkę nad światem – a nie przykładowo neandertalczyk.
Gatunek ten, podobnie jak człowiek rozumny, potrafił korzystać z narzędzi, a także żyć w grupach, jednak nie rozwijał się tak dobrze – przez dziesiątki tysięcy lat nie zaliczył odpowiedniego „progresu”. Natomiast Homo sapiens – poza narzędziami – tworzył kultury, zajmował coraz to kolejne tereny, przemierzając morza, oceany – okazał się znacznie „sprytniejszy” niż inne gatunki człowiekowatych.
Odkrycia Svante Pääbo okazują się kluczowe i pozwalają na dalsze badania ku poznaniu prawdy o przeszłości gatunku człowieka.
