רק שלושה בני אדם זכו בשני פרסי נובל במדעים, עד שבארי שרפלס עשה זאת שוב השנה, עם מחקרים פורצי דרך בכימיה. זוכה אחר בפרס נובל השנה הרחיב את מועדון הפרסים הרב-דוריים
כמעט מיד מרגע שהוענק לראשונה בשנת 1901, תפס פרס נובל את מקומו כפרס היוקרתי והחשוב ביותר בעולם המדע. חתני פרס נובל וכלותיו שייכים למועדון עילית מצומצם מאוד של מדענים. במשך 122 שנות הענקתו, קיבלו את הפרסים במדעים 611 מדענים ו-23 מדעניות: 225 פרסים הוענקו ברפואה או פיזיולוגיה, 222 בפיזיקה ו-191 בכימיה. בתוך המועדון הזה נמצאת קבוצה מצומצמת מאוד של אנשים בעלי הישג מיוחד: כאלה שזכו פעמיים בפרס נובל במדעים. שלושה חברים בלבד השתייכו עד כה לקבוצה הייחודית הזו, והשנה – לראשונה מזה 42 שנה – צורף לשורותיה חבר נוסף.
שני פרסים על אותה עבודה
מייסדת המועדון היוקרתי היא הפיזיקאית הצרפתייה מארי קירי (Curie). מיד אחרי שאנרי בקרל (Becquerel) גילה ב-1896 את הרדיואקטיביות, החלו קירי ובעלה פייר, לחקור את התופעה כדי להבין את מקורה. בעת שניסו לבודד את מקור הקרינה מעפרות אורניום הם הבינו כי העפרות מכילות גם יסודות רדיואקטיביים יותר, ובודדו שניים מהם. ב-1903, השנה השלישית בלבד לקיומו של הפרס, החליטה הוועדה להעניקו במשותף לבקרל ולפייר קירי. אבל קירי היה אדם בעל מצפון ועמוד שדרה, והודיע לוועדה כי לא יקבל את הפרס אם הוא לא יוענק גם לרעייתו, שהובילה את העבודה. הוועדה נכנעה: מחצית הפרס הוענקה לבקרל ומחציתו חולקה בין פייר ומארי קירי, שהייתה לאישה הראשונה שקיבלה פרס נובל. זו גם הייתה הפעם הראשונה שהפרס חולק בין שלושה זוכים.
שמונה שנים לאחר מכן, ב-1911 החליטה הוועדה להעניק למארי קירי את פרס נובל בכימיה, על הגילוי של שני היסודות הרדיואקטיביים שלהם קראה רדיום, על שם פעילותו הרדיואקטיבית, ופולוניום, על שם מולדתה פולין. הפעם הפרס הוענק לה בלי שותפים, שכן פייר נהרג ב-1906 בתאונת דרכים. זאת הייתה הפעם הראשונה בהיסטוריה, ובינתיים גם האחרונה, שמדען מקבל פרס נובל בשני תחומים על תגליות שנעשו באותה עבודה מחקרית. זאת גם הייתה הפעם האחרונה עד כה שמדען או מדענית קיבלו פרס נובל בשני תחומים מדעיים.
מארי קירי הייתה האדם היחיד שקיבל שני פרסי נובל מדעיים במשך 61 שנים, עד שב-1972 הוכפל המועדון עם הצטרפותו של הפיזיקאי האמריקאי ג'ון ברדין (Bardeen).
שלושה פרסי נובל בתמונה אחת. מארי ופייר קירי במעבדתם, 1905 | צילום: UNIVERSAL HISTORY ARCHIVE\UIG / SCIENCE PHOTO LIBRARY
טרנזיסטורים ועל-מוליכות
ברדין היה פיזיקאי מבריק, שאחרי מלחמת העולם השנייה עזב את האקדמיה לטובת מעבדות "בֶּל" של חברת התקשורת AT&T. שם הוא פיתח עם מנהלו ויליאם שוקלי (Shockley) ועם עמיתו וולטר ברטיין (Brattain) את הטרנזיסטור הראשון ב-1947 – רכיב שחולל מהפכה באלקטרוניקה ובעקבותיה בכל תחומי החיים. ב-1956 חלקו שלושתם פרס נובל בפיזיקה על הפיתוח, אבל עבודתם המשותפת הסתיימה הרבה קודם. שוקלי, שהרגיש כי ההמצאה הייתה שלו וכעס על הקרדיט שניתן לשותפיו, התנכר להם יותר ויותר. ברדין מאס באווירה הזו, וב-1951 חזר לחיקה החמים של האקדמיה ומונה לפרופסור באוניברסיטת אילינוי.
מחקריו באילינוי התמקדו בתופעת העל-מוליכות, מצב שבו חומר מוליך מאבד לגמרי את ההתנגדות שלו, ומאפשר לאלקטרונים לזרום בלי לאבד אנרגיה ובלי להתחמם. ברדין ותלמידי המחקר לאון קופר (Cooper) ורוברט שריפר (Schrieffer) פענחו את המנגנון הפיזיקלי של התופעה, כשהבינו כי במצבי על-מוליכות נוצרים זוגות של אלקטרונים, וזוגות כאלה אינם מחליפים אנרגיה עם המתכת ולכן יכולים לנוע בלי התנגדות. התיאוריה קיבלה את השם BCS, על שם שלושת מפתחיה.
כשקיבל ברדין את פרס נובל ב-1956, נזף בו בצחוק מלך שוודיה על כך שהביא לטקס רק אחד משלושת ילדיו, וברדין השיב בבדיחות הדעת שיתקן את המעוות בפעם הבאה. באופן מפתיע הוא זכה לקיים את ההבטחה, כשתיאוריית BCS זיכתה את ברדין, קופר ושריפר בפרס נובל בפיזיקה ב-1972.
בפעם השנייה הביא את כל הילדים. ג'ון ברדין, היחיד שזכה פעמיים בפרס נובל בפיזיקה | צילום: SCIENCE PHOTO LIBRARY
חלבונים ו-DNA
שנתיים לאחר שברדין זכה בנובל הראשון שלו, הוענק פרס נובל בכימיה לפרדריק סנגר (Sanger), ביוכימאי בריטי שפיתח שיטה יעילה לקבוע את רצף חומצות האמינו המרכיבות את החלבון. כל החלבונים מורכבים מאותן אבני בניין, עשרים חומצות אמינו. למרות המבנה התלת-ממדי המורכב שלהם, כל חלבון בנוי משרשרת אחת ארוכה של חומצות אמינו, שלאחר הרכבתה מתקפלת למבנה הפעיל. סנגר פיתח חומר שמפרק את שרשרת החלבון למקטעים קצרים, ואז השתמש בשילוב של כמה שיטות כימיות לגילוי ההרכב של המקטעים ולפענוח הרצף של החלבון כולו. כך אפשר להבין טוב יותר את המבנה התלת-ממדי של החלבון, וגם לזהות את הגֵן שאחראי על ייצורו. הוא הדגים את השיטה על החלבון אינסולין, שמשמש תרופה לחולי סוכרת, הישג שזיכה אותו בפרס נובל בכימיה בגיל 40 בלבד.
בשנים הבאות עבר סנגר בהדרגה מקביעת הרצף של חלבונים לקביעת הרצף של חומצות הגרעין, האחראיות על הרצף והמבנה של החלבון. תחילה הוא פיתח שיטה שמאפשרת לקבוע את רצף הבסיסים ב-RNA, ולאחר מכן מצא דרך לקבוע את רצף הבסיסים במולקולת DNA, באמצעות שימוש באנזימים שמרכיבים את הסלילים ובבסיסים מסומנים רדיואקטיבית. השיטה הייתה מורכבת ומסובכת, אבל סנגר ועמיתיו הצליחו ב-1977 לקבוע את רצף ה-DNA המלא של יצור ראשון – הנגיף ΦX174. ההישג זיכה אותו בפרס נובל בכימיה ב-1980, וליתר דיוק ברבע פרס: הוא חלק את מחציתו עם וולטר גילברט (Gilbert), שפיתח שיטה אחרת לקביעת הרצף, והמחצית השנייה הוענקה לפול ברג (Berg), שפיתח טכניקות לקטיעה וחיבור של DNA, ובכך הניח את הבסיס להנדסה גנטית.
למועדון האקסקלוסיבי של מדענים שזכו בשני פרסי נובל מצרפים לעיתים גם את לינוס פאולינג (Paulling), שקיבל ב-1954 פרס נובל בכימיה על תגליות שאפשרו להבין איך נוצרים קשרים כימיים בין אטומים ומולקולות. אחרי הזכייה הוא השתמש במעמדו בעולם המדע לפעילות נמרצת נגד ניסויים בנשק גרעיני, ואף החתים יותר מ-11 אלף מדענים מרחבי העולם על עצומה שהגיש למזכ"ל האו"ם בנושא זה. מאמציו תרמו לא מעט להסכם הראשון שנחתם בין ארצות הברית, ברית המועצות ובריטניה, שאסר על ניסויים בנשק גרעיני, וזיכו אותו בפרס נובל לשלום לשנת 1962.
בניגוד לשאר הפרסים, המוענקים רק ליחידים, פרס נובל לשלום מוענק גם לארגונים. הצלב האדום הבינלאומי קיבל את הפרס לא פחות משלוש פעמים, ונציבות האו"ם לפליטים קיבלה אותו פעמיים. פאולינג היה אומנם מדען שזכה בפרס נובל פעמיים, אך מכיוון שרק אחד מהם היה במדעים נמנעים בדרך כלל מלציין אותו כחלק מהמועדון המצומצם של בעלי שני פרסי נובל מדעיים. המועדון הזה נותר עם שלושה חברים בלבד מאז 1980. ואז הגיע שרפלס.
על הרצף. פרדריק סנגר קיבל פרס נובל ראשון על קביעת רצף חומצות האמינו של חלבונים ושני על קביעת רצף הבסיסים של DNA. סנגר במעבדה ב-1989 | צילום: CORBIN O'GRADY STUDIO / SCIENCE PHOTO LIBRARY
דגים נדירים
קרל בארי שרפלס (Sharpless) נולד בפילדלפיה ב-28 באפריל 1941. הוא גדל בעיר, אך את החופשות בילה בבית החוף של משפחתו בניו ג'רזי, שם התאהב בדיג ובשיט. "בשונה מדייגים אחרים לא היה חשוב לי לתפוס דגים גדולים, או כמות גדולה. מה שעניין אותי היה לתפוס דגים כמה שיותר נדירים", סיפר לימים.
בתיכון לא גילה שרפלס עניין מיוחד במדעים, וכשסיים נרשם למכללה מתוך כוונה להמשיך ללימודי רפואה, כמו אביו. אך במהלך הלימודים במכללת דרטמות, פרופ' טום ספנסר (Spencer) שם את עיניו על התלמיד המבריק, גייס אותו לפרויקט במעבדתו, ובסיום לימודיו שכנע אותו לנסות לעשות דוקטורט בכימיה במקום ללכת ללימודי רפואה. הוא אף שלח את שרפלס למי שהיה המנחה שלו בדוקטורט, הכימאי האורגני יוג'ין ון-טמלן (van Tamelen) מאוניברסיטת סטנפורד. לאחר שסיים את הדוקטורט ושתי השתלמויות פוסט-דוקטורט, התקבל שרפלס ב-1970 לסגל המכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT), שם עסקו מחקריו בקטליזטורים – זרזים של תגובות כימיות.
כפי שמשתמע משמו, זרז הוא חומר שמאיץ את התרחשותן של תגובות כימיות, שהיו מתרחשות לאט מאוד בלעדיו. הזרז אמנם משתתף בתגובה, אך אינו מתכלה או משנה את מצבו, וכך כמות קטנה של זרז יכולה לפעול למשך זמן רב או עם כמות גדולה של תוצרים ומגיבים. לכן לזרזים יש חשיבות עצומה בתעשייה הכימית.
השתכנע ללמוד כימיה במקום רפואה. בארי שרפלס ב-2018 | צילום: Bengt Oberger, Wikipedia, CC BY-SA 4.0
כימיה לא סימטרית
מחקריו של שרפלס התמקדו בזרזים לסוג מסוים של תהליכים כימיים, המכונים תגובות כיראליות. בתגובות כאלה נוצרות מולקולות בשתי צורות, שהן זהות מבחינת ההרכב אך הפוכות מבחינת הסידור המרחבי, כמו תמונת ראי זו של זו. אפשר לדמות אותן לשתי כפות ידיים – הן זהות זו לזו אך אינן חופפות. איננו יכולים להניח יד אחת שלנו על האחרת ולקבל חפיפה מושלמת ביניהן. לכן הצורות של מולקולות כאלה מכונות שמאל וימין.
אף על פי ששתי מולקולות כיראליות הן זהות מבחינת ההרכב הכימי, יש הבדלים מפתיעים בפעילות הביולוגית שלהן. לדוגמה, במולקולה הריחנית לימונן (Limonene), לצורה הימנית יש ריח של תפוז, בעוד שלצורה השמאלית של אותה מולקולה יש ריח של אורנים, משום שכל אחת מהן מגיבה עם קולטנים אחרים במערכת ההרחה שלנו.
לכיראליות עלולות להיות גם השלכות מסוכנות. הדוגמה המוכרת ביותר היא התלידומיד (Thalidomide) – תרופה שאושרה באמצע המאה העשרים לטיפול בבחילות היריון. נשים רבות שנטלו את התרופה ילדו תינוקות עם מומים התפתחותיים חמורים, ובחקירה התברר כי המולקולה הימנית אכן מונעת בחילות, בשעה שהשמאלית פוגעת קשות בהתפתחות העובר. כיום אנו יודעים על תרופות נוספות כאלה, ולכן נחוצים תהליכים כימיים שיניבו רק אחת משתי הצורות של מולקולה כיראלית.
מחקריו של שרפלס עסקו בזרזים לתגובות א-סימטריות כאלה, שיניבו רק צורה אחת של מולקולה כיראלית. הוא התמקד בחומרים בשם אלקנים (Alkenes) – מולקולות שיש בהן לפחות קשר כפול אחד בין שני אטומי פחמן. הוא חיפש זרזים לתגובות חימצון שיאפשרו לקבל רק את הצורה המבוקשת של אלקנים מסוימים, וב-1980 פיתח תהליך לייצור הצורה הימנית של מולקולות בשם אפוקסידים (epoxides), באמצעות חימצון ושימוש באטומי טיטניום בתור זרזים. התהליך הזה, הקרוי כיום על שמו, חשוב מאוד לתעשיות כימיות רבות. ביניהן נמצאת גם תעשיית התרופות, משום שאפוקסידים כאלה הם חומרי המוצא לייצור חוסמי בטא (Beta blockers), תרופות המשמשות לטיפול במגוון רחב של מחלות לב, כלי דם ומערכת העצבים.
הפיתוח זיכה את שרפלס במחצית פרס נובל בכימיה בשנת 2001. את המחצית השנייה חלקו ויליאם נואלס (Knowles) וריוג'י נויורי (Noyori), שפיתחו תהליך אחר לקבלת צורה מסוימת של מולקולה כיראלית, המבוסס על הוספת אטומי מימן למולקולה, ולא על חמצונה. כמה חודשים לפני זכייתו בפרס נובל, קיבל שרפלס (עם נויורי) גם את פרס וולף, הפרס המדעי הבינלאומי היוקרתי המוענק בישראל, שנחשב מנבא טוב לנובל, משום שרבים ממקבליו בתחומים הרלוונטיים זוכים בהמשך גם בפרס נובל.
מעדיפים צורה מסוימת. שרפלס (משמאל), נויורי (במרכז) ונואלס בראיון משותף לאתר פרס נובל, דצמבר 2001 | מקור: William S. Knowles – Interview. NobelPrize.org
מתחברים בקליק
בעת שקיבל את פרס נובל כבר היה שרפלס שקוע בתחום מחקר שונה מעט. כעשור קודם לכן הוא שב לחוף המערבי של ארצות הברית והחל לעבוד כחוקר במכון סקריפס בסן דייגו. בהדרגה הוא הסיט שם את תחום המחקר שלו לחיפוש אחרי דרכים לייעל תהליכים כימיים. ב-1998 טבע שרפלס את המושג "כימיה בקליק" וב-2001 הגדיר אותו בפעם הראשונה במאמר שכתב עם שני עמיתים.
הבעיה שהוא הצביע עליה במאמר הייתה הקושי הרב בייצור חומרים מסוימים. כימאים יכולים כיום לייצר כמעט כל מולקולה שהטבע מייצר, וגם כאלה שלא, אבל במקרים רבים מדובר בתהליכים מסובכים, שדורשים שרשרת של תגובות כימיות, לעיתים כל אחת מהן בסביבה אחרת. כמו כן התהליכים האלה מניבים לא פעם תוצרים לוואי רבים שעלולים לעכב את התגובה עצמה. התוצאה היא תהליכים ארוכים, יקרים ולעיתים גם מזהמים. המצב מסתבך עוד יותר כשצריך לקחת תהליך שהצליח במעבדה ולהעביר אותו לקנה מידה תעשייתי. לדוגמה הביאו המחברים את האנטיביוטיקה מרופנם (meropenem) שנדרשו לא פחות משש שנות פיתוח כדי לייצר אותה בקנה מידה רחב.
אזיד ואלקין מתחברים ביעילות רבה בנוכחות יוני נחושת. כימיה בקליק | איור: © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
מכימיה לביולוגיה
במקביל לעבודתו של שרפלס גילה צוות חוקרים מדנמרק את אותה תגובה בדיוק. מורטן מלדל (Meldal), יליד 1954, למד הנדסת כימיה באוניברסיטה הטכנית של דנמרק בקופנהגן, ושם גם השלים את הדוקטורט שלו על שיטות לייצור פחמימנים. לאחר השתלמות בקיימברידג' חזר לאוניברסיטה כחוקר, ועבר בהמשך לאוניברסיטת קופנהגן. מחקריו שם עסקו בחיפוש חומרים חדשים לתרופות: הוא ייצר מספר עצום של חומרים, וסרק את פעילותם נגד מחוללי מחלות.
באחד הניסויים השתמש מלדל בחומרים שנוצרים מחיבור בין אלקינים למולקולות בשם אציל-הלידים (acyl halide). כשהתהליך הכימי, שהיה אמור להיות פשוט יחסית, לא הניב את החומר הצפוי, בחן מלדל לעומק מה קרה, והופתע לגלות כי האלקין הגיב עם הצד ההפוך של המולקולה, המכיל שלושה אטומי חנקן, ושהתהליך מתרחש בקלות מפתיעה.
קרוליין ברטוצי (Bertozzi) נולדה ב-1955 בבוסטון. היא למדה כימיה באוניברסיטת הרווארד, ובמקביל ללימודיה ניגנה בכמה להקות, בהן Bored of Education ("משועמם מחינוך"), לצדו של טום מורלו, לימים הגיטריסט של להקת Rage Against the Machine. ב-1993 קיבלה תואר דוקטור מאוניברסיטת ברקלי, ובהמשך מונתה שם לחוקרת. מחקריה עסקו בביוכימיה, אך בניגוד לרוב הביוכימאים, שחוקרים חלבונים, DNA או RNA, היא בחרה להתמקד בגליקנים (glycans) – מולקולות על בסיס סוכר הממלאות תפקידים מרכזיים בתהליכים ביולוגיים רבים.
מלהקות רוק לטיפולים נגד סרטן. קרוליין ברטוצי | צילום: Christopher Michel, Cmichel67 , Wikipedia, CC BY-SA 4.0
ברטוצי רצתה לחקור איך הגליקנים נקשרים לחלבונים, לשומנים או לסוכרים אחרים, כדי להבין תהליכים כמו תגובות חיסוניות, אך התקשתה למצוא תהליכים כימיים של קישורים כאלה שלא יפגעו בתפקוד של התא עצמו. מחקריה הולידו תחום מחקר חדש, הכימיה הביו-אורתוגונלית, העוסק בחקר תהליכים ביוכימיים במערכות חיות בלי לשבש את התהליכים המקומיים.
ברטוצי הבינה כי התגובה שפיתחו שרפלס ומלדל יכולה לסייע לה, ופיתחה שיטה שבה תגובת הקליק יכולה להתרחש בלי הנחושת, או מתכת רעילה אחרת, כך שהיא יכולה לפעול בתא החי בלי לפגוע בפעילותו. כעת יכלה ברטוצי לסמן את הגליקנים די בקלות. היא סיפקה לתאים מולקולת סוכר בתוספת קבוצת אזיד, והם השתמשו בסוכר זה לצרכיהם, ושילבו אותו גם בגליקנים הנמצאים על פניהם. לאחר מכן היה אפשר לחבר בקלות מגוון רב של מולקולות לסוכרים האלה, בעזרת האלקין שנמצא במולקולות חיצוניות. כך היא חיברה למשל מולקולה פלואורסצנטית לגליקנים על פני התא, ובאמצעותה יכלה לעקוב במיקרוסקופ אחרי הגישור בין הגליקנים לחומרים אחרים, בלי לפגוע בתפקוד התא.
מחקריה של ברטוצי הובילו בין השאר לפיתוח טיפולים לסרטן. חוקרים רבים אחרים נעזרים גם הם בתגובות של הכימיה בקליק כדי לפתח מולקולות רבות ומגוונות, שמשמשות במחקר ביולוגי וגם בפיתוח תרופות.
הגילויים של שרפלס, מלדל וברטוצי, שסללו את הדרך לתהליכים כימיים יעילים, זולים ולא מזהמים יחסית, וכן להתקדמות חשובה במחקר הביולוגי והרפואי, זיכו אותם השנה בפרס נובל בכימיה. הפרס יחולק בין שלושתם בחלקים שווים. ברטוצי היא האישה השמינית בסך הכול שמקבלת פרס נובל בכימיה, אבל הרביעית בארבע השנים האחרונות. גם היא מקבלת פרס נובל אחרי שזכתה השנה גם בפרס וולף.
כאמור, הנובל השני שלו מצרף את שרפלס למועדון המצומצם, המונה כעת ארבעה אנשים בלבד, שזכו פעמיים בפרס נובל מדעי. "זכייה בפעם השנייה היא דבר מרגש בהחלט, וכל כך מתגמל כשזה קורה בפעם השנייה", אמר לכתבים בעקבות ההכרזה על זכייתו. "תמיד היה לי מזל, אבל עכשיו אני חושב שאני בר-המזל הגדול ביותר".
סימון סוכרים בתא בלי להפריע לתהליכים הטבעיים בו. כימיה ביו-אורתוגונלית | איור: © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
רפואה: גנטיקה של האדם הקדמון
שרפלס, ברטוצי ומלדל יקבלו את פרס נובל בטקס בסטוקהולם, המתקיים כל שנה ב-10 בדצמבר, יום מותו של מייסד קרן הפרס אלפרד נובל. השנה יהיו בין מקבלי הפרסים במדעים שני סקנדינבים, ולצדו של מלדל הדני יעמוד גם סוונטה פבו (Pääbo) משוודיה, שיקבל את הפרס ברפואה על מחקרים גנטיים שעשה על האדם הקדמון.
ב-1986 קיבל פבו תואר דוקטור מאוניברסיטת אופסלה בשוודיה, על עבודה בחקר נגיפים. אבל כבר במהלך לימודיו החל להתעניין במצרים העתיקה, והצליח להפיק DNA ממומיה בת 2,400 שנה. בהמשך הקריירה שלו, באוניברסיטת ברקלי ובאוניברסיטת מינכן, פיתח שיטות מתוחכמות להפיק DNA קדום עוד יותר, והצליח לחקור את הגנום של האדם הניאנדרטלי, וגם להראות כי בני האדם המודרניים נושאים גנים של ניאנדרטלים, דבר שמעיד על מפגשים מסקרנים בין אבות אבות אבותינו ואימות אימות אימהותינו עם ניאנדרטלים וניאנדרטליות לפני רבבות שנים.
במחקרים אחרים גילו פבו ועמיתיו מין לא מוכר של אדם קדמון בזכות ניתוח ה-DNA שהופק מעצמות שנמצאו במערת דניסובה בסיביר. על כן ניתן לו השם "האדם הדניסובי". פבו אף הצליח להפיק DNA של אדם ניאנדרטלי ושל אדם דניסובי מדגימות קרקע של המערה, בלי שום שריד ישיר כמו עצמות או שיניים.
פבו הוא חתן הפרס ברפואה השלישי בלבד בשני העשורים האחרונים שמקבל את הפרס לבדו, בלי שותפים. הזכייה שלו מגדילה גם היא מועדון מצומצם: אביו, סונה ברגסטרום (Bergström), קיבל ב-1982 פרס נובל ברפואה על חקר פרוסטגלנדינים, ופבו הוא האדם השמיני בלבד שזוכה בפרס נובל אחרי אחד מהוריו. המועדון הזה כולל כמה שמות מפורסמים מאוד, כמו אירן ז'וליו קירי, שקיבלה את הפרס בכימיה ב-1935 אחרי שני הוריה, מארי ופייר קירי; הפיזיקאי נילס בוהר שקיבל פרס נובל בפיזיקה ב-1922, ובנו אווה שזכה בפרס בפיזיקה ב-1975; ג'יי ג'יי תומסון שקיבל את הפרס בפיזיקה ב-1906 ובנו ג'ורג' שהיה חתן הפרס בפיזיקה ב-1937; וארתור קורנברג, שקיבל את הפרס ברפואה ב-1959, ובנו רוג'ר – הישראלי למחצה – שקיבל את הפרס בכימיה ב-2006.
פרס נובל בעקבות האב על מחקר בעקבות האבות הקדמונים. סוונטה פבו | צילום: Duncan.Hull, Wikipedia, CC BY-SA 4.0
פיזיקה: מדגימים עקרונות קוונטיים
פרס נובל בפיזיקה יחולק השנה בין שלושה חוקרים שהראו כי השזירה הקוונטית אכן אפשרית. שזירה קוונטית היא תופעה שבה חלקיקים נמצאים במצב קוונטי משותף, וכשמבצעים פעולה על אחד מהם, מבצעים אותה למעשה גם על האחר, בלי קשר למרחק ביניהם. לכאורה זו הפרה של חוק בסיסי בפיזיקה, משום שאם מתייחסים לשני החלקיקים כאל ישויות נפרדות, פעולה מיידית על חלקיק שזור רחוק מאוד מעבירה ביניהם מידע במהירות גבוהה ממהירות האור.
הפיזיקאי הבריטי ג'ון סטיוארט בל (Bell) פיתח באמצע המאה העשרים סדרה של אי-שוויונות שהמחישו חסם עליון לכמות המידע שאפשר לחלץ מתוך שני מקורות מידע. לפי התחזיות של תורת הקוונטים, באמצעות שזירה קוונטית אפשר לקבל יותר מידע מכמות המידע המירבית האפשרית לפי אי-שוויון בל. כלומר שזירה קוונטית מאפשרת לבצע פעולה שאסורה מבחינה מתמטית בפיזיקה הקלאסית. הדגמה של מצב מציאותי שמפר את אי-שוויונות בל יכולה לאשש את קיומה של תופעת השזירה הקוונטית, ולכן גם את ההבנה של מכניקת הקוונטים.
ג'ון קלאוזר (Clauser) מארצות הברית היה הראשון שהדגים ב-1972 הפרה של אי-שוויון בל. הוא בנה מתקן שפולט פוטונים – חלקיקי אור – שזורים, כשכל פוטון נפלט לכיוון אחר. התכונה שבאמצעותה הדגים קלאוזר את השזירה הייתה קיטוב של האור, ובאמצעות מדידת הקיטוב של שני הפוטונים השזורים הוא הראה כי אכן נוצרה הפרה של אי-שוויון בל.
הממצאים של קלאוזר לא היו חד-משמעיים, משום שתכנון הניסוי הותיר מצבים תיאורטיים שבהם היה יכול להיות מעבר מידע בין החיישנים המודדים את הקיטוב של כל פוטון, בלי השזירה עצמה. את המצב הזה פתר החוקר הצרפתי אלן אספה (Aspect), כשהכניס בניסוי כמה שיפורים ששללו כל דרך אחרת לפרש את התוצאה פרט להפרה של אי-שוויון בל.
הפיזיקאי האוסטרי אנטון ציילינגר (Zeilinger) שיכלל עוד את הניסוי, ובין השאר הדגים שהוא פועל גם על שלושה חלקיקים שזורים במקום שניים, שהוא פועל ממרחקים עצומים ושהוא פועל גם כשמכניסים עוד אקראיות למערכת. העבודה שלו גם סללה את הדרך לטלפורטציה קוונטית, שמאפשרת להעביר מידע למרחק רב ואף להצפין אותו בדרכים ייחודיות.
העבודה על שזירה קוונטית זיכתה את שלושתם בפרס נובל בפיזיקה השנה, לאחר שבשנת 2010 הם חלקו את פרס וולף על אותה תרומה לפיזיקה הקוונטית.
שכללו בהדרגה את הניסוי. משמאל: ציילינגר, קלאוזר ואספה | צילומים: Jaqueline Godany, Peter Lyons, Ecole polytechnique Université Paris-Saclay, Wikipedia, CC BY-SA 4.0, 2.0
מגמת שיפור חלקית
לצד חתני וכלת פרסי הנובל במדעים, יוענק השנה פרס נובל בספרות לסופרת הצרפתייה אנני ארנו (Ernaux), שכתבה גם על התמודדות אישית עם נושאים קשים כמו מחלת אלצהיימר של אדם קרוב, בספרה "לא קמתי מהלילה שלי" והפלות לא חוקיות בספרה "האירוע".
פרס נובל לשלום יוענק לפעיל זכויות אדם מבלארוס אלס ביאליאצקי (Bialiatski) וכן לשני ארגונים הפועלים למען זכויות האדם – "המרכז לחירויות האזרח" באוקראינה וארגון "ממוריאל" ברוסיה. שלושתם פועלים במידה זו או אחרת נגד המדיניות של השלטון במוסקבה, שמפירה ומקפחת זכויות אדם ברוסיה ובמדינות שבתחומי השפעתה.
הפרס בכלכלה ע"ש אלפרד נובל יוענק לשלושה חוקרים אמריקאים. בן ברננקי (Bernanke), שהיה נגיד הבנק המרכזי של ארצות הברית, יחלוק את הפרס עם הכלכלנים דאגלס דיימונד (Diamond) ופיליפ דיבוויג (Dybvig), על מחקרים שהמחישו את תפקידם המרכזי של הבנקים במשברים פיננסיים, וסייעו להפחית את הסיכון למשברים כלכליים בעלי השלכות חברתיות קשות.
במשך השנים נמתחה ביקורת רבה על פרס נובל, לפעמים מוצדקת ולפעמים – פחות. אחת הביקורות המוצדקות הייתה על קיפוח נשים מדעניות. עד כה זכו בפרס רק 60 נשים מתוך כמעט אלף זוכים וזוכות, כששה אחוזים בלבד. במדעים המצב קשה במיוחד, עם 23 כלות בלבד: ארבע בפיזיקה, שמונה בכימיה ו-12 ברפואה (וכן שתיים בלבד בכלכלה).
אולם בשנים האחרונות ניכר בהחלט שיפור במגמה. בארבע השנים האחרונות הוענק הפרס בפיזיקה לשתי נשים – מספר זהה למקבלות הפרס בכל 117 השנים שקדמו להן. גם בכימיה הוכפל מספר הנשים שקיבלו את הפרס בארבע השנים האחרונות, מארבע לשמונה. דווקא ברפואה יש האטה: שש נשים קיבלו את הפרס מתחילת המאה, אך אף אישה לא זכתה בו בשש השנים האחרונות. יש לקוות כי המגמה החיובית במדעים המדויקים תתרחב עוד, ושבשנים הבאות נראה יחס שוויוני יותר לנשים בכל תחומי החיים – גם באקדמיה וגם בהענקת הפרס היוקרתי ביותר שלה.
