10.2017 arhiiv

Füüsika | Geneetika | Keemia | News | to.imetaja

Nobeli preemiad 2017: nullist lõpmatuseni

24.10.2017

 

See teaduskirjanik Tiit Kändleri lugu ilmus Maalehes 19. oktoobril osaliselt

 

Tänavused loodusteaduste nobelistid uurivad ainet nullist lõpmatuseni, inimene kaasa arvatud. Meid pidevalt läbivad gravilained, eriline meie valke kolmemõõtmeliselt esitav mikroskoop ja meie ööpäevarütmid on saavutused, mis ei vaja küsimust: aga milleks?

 

 

Füüsika. Universum. Gravilained

016. aasta alul teatati gravitatsioonilainete eksperimentaalsest kinnitamisest kahest mõõteseadmest koosnevas eksperimendis LIGO. Mõõdeti kahe, meist 1,3 miljardi valgusaasta kaugusel asuva hiiglasliku musta augu kokkupaiskumisel tekkinud gravilainet. Olen sellest Maalehes kirjutanud (vt 14. märtsi ML). 2017 ehitati mõõteseade täpsemaks ja tundlikumaks, et skeptikuid tulemuse usaldusväärsuses uskuma panna. Kui gravilainete püüdmine saab astronoomidele tavaliseks, muutub universum meie jaoks oluliselt läbipaistvamaks nii mineviku, Suurest Paugust pärinevate gravilainete suunas, kui tuleviku, mustade aukude tekke ja universumi piiride suunas.

Ajaloo irooniana õnnestus äsjane otsene gravitatsioonilainete registreerimine põhimõtteliselt sama seadmega, millega tehti kindlaks, et valgus levib igas taustsüsteemis ühe ja sama kiirusega. Albert Michelson ja Edward Morley tegid Eiunsteini relatiivsusteooriat kinnitava katse 1887. aastal andekalt lihtsal interferomeetril.

Valgusallikast tulev valgus jagatakse poolläbipaistva peegliga kahte omavahel risti kulgevasse harru ja kummagi haru otsas on peeglid, mis valguse tagasi peegeldavad. Poolläbipaistev peegel viib kaks eri teed kulgenud valguskiirt kokku. Kui mõlema kiire teed on olnud täpselt ühepikkused, siis kohtub valguslaine hari harjaga ja signaal kahekordistub, kui vahe on pool lainepikkust, siis üks laine kustutab teise. Meetod on väga tundlik, ent vajab eriti hoolsat isoleerimist mehaanilistest müraallikatest (vt graafik).

LIGO.ML

LIGO on gravilaineid kinni püüdnud veelgi paar korda ja nende sõsareksperiment, Pisa lähedal asuv itaallaste VIRGO teatas samast 2017. aasta augustis.

¤

¤

¤

¤

Tunnustatud ameerika füüsik Kip S Thorne California Tehnoloogiainstituudist oli 1980. aastatel üks mõõteseadme ehitamise plaanijaid ja algatajaid. Mul õnnestus teda kuulata Londonis 2009. aasta suvel peetud maailma teadusajakirjanike kongressil (vt foto allpool). Rainer Weiss on sakslane, kes töötab Massachussetsi Tehnoloogiainstituudis, Barry C Barish on ameeriklane, kes töötab California Tehnoloogiainstituudis. Miks ei antud Nobeli preemiat neile möödunud aastal, pole selge, nagu ei oska arvata, miks sadade ja sadade gravilainete püüdjate seast valiti just need kolm väärikaimat.

Kip.Thorne2.A

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

Kiirkülmutist mikroskoop näeb valke kolmemõõtmelisena

 

Mikroskoobi leiutas 1620. aastatel keegi hollandlane ning see koosnes kahest läätsest. Selle abil uuris kangakaupmaas Antonij van Leeuwenhoeck 1660. aastatel kangaste kvaliteeti. Tänu oma uudishimulikkusele suutis ta avastada bakterid, vereosised, mikroorganismid ja konna vereringe. Saladus oli töötada äärmiselt väikeste läätsedega. Ühel säilinutest on paksus 1,2 millimeetrit ning mõlema külje ümaruse raadius 0,7 millimeetrit. Sellega saavutas ta 270-kordse suurenduse. Nobeli preemia asutamiseni oli jäänud veel 230 aastat. Kuid idee, et mikroskoop avab meile maailma suuruseni null, oli sama originaalne, kui mõte, et umbes samal ajal samuti hollandlaste leiutatud teleskoop avab meile maailma lõpmatuseni. Miks  mikroskoobi lääts valgust murrab, tuli tollal veel välja nuputada. Kuidas murrab, sellest kirjutas Isaac Newton oma 1709. aastal avaldatud ja kuulsaks saanud raamatus Opticks.

Mikroskoobi põhiviga on see, et valgusel on nii suur lainepikkus. See seab piiri, tekitades kõrvaldamatuid moonutusi. Sestap võeti nähtava valguse asemel käiku üha pisema lainepikkusega kiired, kuni leiutati elektronmikroskoop: elektroni lainepikkus on vähimaid, mida teame. Sellega sai hakata nägema aatomeid. Teisalt leiutati, et lühilaineliste röntgenkiirtega saab uurida kristallide atomaarset ja molekulaarset ehitust. Konrad Röntgen oli esimene füüsika nobelist aastal 1901. Elektronmikroskoopia hakkas arenema 1930. aastatel ja sellega seostub nii mõnigi Nobeli preemia.

Aatomjõumikroskoop suudab eristada molekule ja aatomeidki, kuid seda vaid tahke aine, eelistatult kristalli pinnal. Nõnda on elektronmikroskoopia ja aatomjõumikroskoopia pakkunud meile küll toreda sissevaate elutusse nanomaailma alates nanotorudest kuni grafeenini, teiselt poolt aga viiruste maailma, avades hindamatu võimaluse arendada uusi materjale ja võidelda nakkushaigustega.

Kuid see, mida biofüüsik vajab, on uurida suurte molekulide nagu valgud käitumist alul lahuses, seejärel rakkudes. Juba vähemalt 40 aastat on teada, et ühe sellise võimaluse pakub fluorestsents. 1950. aastatel hakati Cambridge’s valgumolekule mõõtma röntgenkiirtega, need enne kristalliseerides. Nõnda avastati ka DNA topeltheeliksiline ehitus.

1970. aastatel arendati välja fluorestsentsi korrelatsioonspektroskoopia. Kui laserkiir fokusseerida, on selles ruumalas eriliselt vähe kiirgavaid molekule ja nõnda saab fluorestseeruva kiirguse footoneid loendades ja nende statistikat rehkendades teada nii nende liikumise kui keemiliste reaktsioonide kohta. Aastaks 2000 valmis esimene fluorestsentsmikroskoop, mille eest võideti Nobeli preemia 2015. aastal.

Ja ennäe – ka 2017. aasta Nobeli preemia, sedapuhku keemiapreemia, omistati uut laadi mikroskoopia leiutamise eest, millega saab näha elusorganismide suuri molekule kolmemõõtmelisena. Šveitslane Jacques Dubocher (Lausanne’i ülikool), sakslane Joachim Frank (Columbia Ülikool, USA) ja šotlane Richard Henderson (Cambridge) töötasid aastaks 2013 välja uue meetodi – täiustatud elektronmikroskoobi, mida nimetatakse krüostaatiliseks, kuna biomolekulid ühel mõõtmise astmel külmutatakse ülikiirelt vedela etaani ja lämmastikuga.

Makromolekulide struktuuri on mõõdetud ennegi, ja nimelt tuumamagnetresonantsi meetodil. Selle meetodi täiustamise eest said Nobeli preemia Kurt Wüthrich ja Richard Ernst ning Eestis viis meetodi maailmatasemele Endel Lippmaa. Ent elumolekulid ja nende kuju muutumine on nii keeruline, et nende taipamiseks tuleb rünnata mitmelt poolt.

 

Öö ja päev meie kehades

Kui und ei tule, on öö pikk. Kuigi objektiivselt selle pikkus ei muutu. Maa pöörleb meist sõltumatult. Elusolendites kulgevat kella, mis on seotud öö ja päeva vaheldumisega, on uuritud juba vähemalt 2400 aastat, mil kreeka laevakapten Androstenes kirjutas tamarindipuu lehtede orienteerumisest läbi ööpäeva. On jõutud teadmiseni, et unetuse üks põhjusi on ööpäevarütmi ehk peenemalt tsirkadiaanrütmi segiminek. Muuseas – inimese ööpäevarütm ei ühti Maa pöörlemise rütmiga, vaid on umbes 24 tundi ja 11 minutit. Isegi nüüdsed nobelistid vist ei tea, miks. See-eest on nad välja uurinud, milline geen kontrollib ööpäevarütmi. Selles abistas neid geneetikute lemmikloom äädikakärbes. Nad isoleerisid geeni, mis kodeerib valku, mis koguneb rakku öösel ja laguneb päeval. Nüüd teame, et ka teised paljuraksed reguleerivad oma ööpäevarütmi sama geeni toel.

Ameeriklased Jeffrey C. Hall (Brandelsi ja Maine’i Ülikoolid), Michael Rosbash (Brandelsi Ülikool) ja Michael W. Young (Rockefelleri Ülikool) lähenesid probleemile igaüks möödunud sajandi lõpukümnenditel veidi erinevalt, ent kokkuvõttes said teada, mida see täheühendiga PER tähistatav valk teeb. 1994. aastal avastas Young teisegi geeni, timeless ehk ajatu, mis kodeerib TIM nimelist valku ja on vajalik ööpäevakella õigeks tööks, tagades tagasiside.

Nii et teame, millised geenid on mängus, kui meie ööpäevakell õigesti ei käi, kuid kuidas neid parandada, on iseasi.

 

 

 

 

 

Füüsika | News | to.imetaja

Teadus on kõigile avatud

24.10.2017

See teaduskirjanik Tiit Kändleri esse ilmus ajakirjas Eesti Loodus septembris 2017

 

 

Iga inimene peab sageli lahendama tema jaoks uusi küsimusi. Lahendused muutuvad olude muutudes. Nõnda tegutseb tavainimene enese teadmata teadlasena.

 

„Ma tean seda.“ Kui sageli olete seda lauset kuuldavale toonud? Sõna „teadma“ esineb nende saja sõna seas, mis on olemas kõigis maailma keeltes. Selle väite leidsin Oxfordi Ülikooli matemaatikaprofessori ja Simonyi nimelise, „üldsuse poolt teaduse mõistmise“ õppetooli pidaja Marcus Du Sautoy sel aastal avaldatud raamatust „What We Cannot Know“ („Mida me teada ei saa“). Võrratu matemaatik ja teaduskirjanik ning -lektor Sautoy jõuab füüsika ajalugu vaadeldes järeldusele, et muidugi jääb teadus alati alla täielikust teadmisest. „Ma kaalutlen, kas poleks parim ütelda, et me ei saa kunagi kindlalt teada, mida me teada ei saa.“

Jalgratta leiutamine

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

Foto: Tiit Kändler

Projekt ITER valmib Prantsusmaal härgamisi, ent Karlsruhe Tehnikainstituudis keevitati selle reaktorit juba 2009. aastal.

 

Solvavalt triviaalne tulemus 500-leheküljelise raamatu kohta? Arvan, et mitte. Teaduse ajaloost saab tuua hulgi näiteid, et oma aja tunnustatuimad teadlased eitasid võimalust teada saada, mida me praegu peame kooliteadmiseks (universumi vanusest algosakeste maailmani välja).

Lõplik lõpmatus

Praegu kinnitab arvestusväärne hulk kosmolooge, et meie universum on lõplik. Või vähemalt, et me ei saa kunagi teada, kas see on lõpmatu. Küsimus, mille esitab teile kuueaastane laps. Du Sautoy jõuab oma raamatus järeldusele, et me saame kasutada matemaatikat, et lõplike vahendite abil tõestada lõpmatuse eksisteerimist. Või veel – Sautoy ise on paarkümmend aastat muude tegevuste seas pusinud ühe arvuteooria teoreemi tõestamise nimel. Nii nagu see matemaatikute seas loomulik on. Nõnda et võib-olla siiski eksisteerib lõputu hulk paralleeluniversumeid, mida ju ühe matemaatika kohaselt näidatud on, kuid mille kinnituseks me veel katseid teha ei oska. Kuid me ei osanud ju katseliselt ka tõestada, et gravitatsioonilained on olemas, kuni 2016. aasta 11. veebruaril kuulutaati välja LIGO eksperimendi tulemused: 2015. aasta septembris registreeris kaks sõltumatud interferomeetrist detektorit kahe hiiglasliku, Maast 1,3 miljardi valgusaasta kaugusel asuva musta augu ühinemisplahvatusest välja paiskunud gravitatsioonilained.

Gravilainetest loodetakse saada sellist teavet universumi hiiglaslike objektide kohta, mis siiani on olnud varjul. Täpselt 100 aastat hiljem, kui Albert Einstein ennustas gravitatsioonilained ja Karl Schwarzschild mustad augud, mõõdeti kahe musta augu ühinemisest Maale jõudnud lained. Gravitoni pole veel leitud. Vähe sellest, äsja teatas Ameerika Astronoomiaühing, et saadi raha LIGO andurite 25 protsenti tundlikumaks muutmiseks ning tuleval aastal võetakse ette pikem mõõtmine. Nagu nägime, polnud ühest mõõtmisest Nobeli preemia saamiseks piisav.

Homo sai Homo sapiens sapiensiks, kui umbes 70 või 50 tuhande aasta eest leiutas keele, mis võimaldas hakata vestma väljamõeldud lugusid. Müüdid, religioonid,  Chevrolet, Armani, paberraha, sotsialism, liberalism. Nende meemide jõud on usaldusel – kui usaldus variseb, varisevad ka lood.

Kreeka jutuvestja Aisopos pajatas umbes sellise loo. Elas kord tähetark ja kõndis mööda metsa äärt, imetledes taevas säravaid tähti. Kõndis, kuni kukkus auku, mille olid talumehed kaevanud tiigri püüniseks. Välja ta sealt ei suutnud ronida. Hakkas siis appi karjuma. Küla serval elanud talumees tuli kohale ja küsima: „Kes sa sihuke oled?“ „Olen tähetark,“ vastas tähetark. „Kui sina väidad, et oled tähetark ja tead meist lõputult kaugel olevate tähtede saladust, kuid oma silme ette ei näe, siis ongi su koht augus,“ kostis talumees ja läks koju tagasi.

Võib-olla pani Aisopos selle loo pihta hiinlastelt, aga nüüd, mil Euroopa 16.-17. sajandi teadusrevolutsiooni saavutused ja Euroopa muusika on hiinlased pihta pannud, pole sellest lugu. Kui oma õpetajat, akadeemik Endel Lippmaad tema biograafia kirjutamiseks kaks aastat intervjueerisin, küsisin kord, miks ta teadust teeb. Ta vaatas mind oma kelmikas-läbitungival pilgul ja vastas: „Lõbu pärast, nii nagu teiegi kirjutate!“ „Poliitikat tegin vajadusest.“

 

Universumi rahvas

Me elame maailmas, mida nimetame universumiks. See asub nulli ja lõpmatuse vahel. Kõige põnevamad asjad juhtuvad eimiskis ehk vaakumis ja seal, kuhu me näha ei saagi. Kui meie ei saa miskit näha, siis on meil varuks üks imepärane asi – matemaatika. Matemaatikaid on lõputu hulk. Algebra ja geomeetria, rühmateooria ja hulgateooria ja mis veel kõik. Me võime vaielda, kas meie universum on lõplik või lõputu, kuid matemaatikaga oleme tõestanud, et pole vahet, kas vaatame universumit arvtelge nulli ja ühe vahel või nulli ja lõpmatuse vahel.

Sest lõpmatusi on mitut sorti, nii nulli ja ühe kui nulli ja lõpmatuse vahel.

Selleks, et füüsikast lõbu tunda, pole vaja teada kogu füüsika ajalugu. Pole vaja teada mingeid valemeid. Teadusest kirjutamine on nagu teadus ise: tähtis on liikumine, mitte tulemus. Füüsika libiseb meil käest, selle seadused täpsustuvad, kui matemaatika teoreemid on jäävad, kui need on kord tõestatud. Pythagorase teoreem kehtib lamemaal ikka, kuid Newtoni geniaalsed seadused vajavad täpsustamist.

Jeesus ütles evangelistide vahendatuna: „Minu riik pole siitilmast.“ Teisal jälle kinnitas vastupidist. Söandan parafraseerida: matemaatika riik pole siitilmast ja on kah.

Teadusest kirjutamisel on mu meelest ilmtähtis püüda kolme varblast korraga, need on kolm T-d.

Taust. Teravmeelsus. Teadmine. Sama reegel kehtib teaduses.

Taustata teadusuudis on nagu ühe tiivaga varblane. Sööb, ent ei lenda. Teravmeelsuseta teaduslugu on nagu sabata varblane: sööb ja lendab, aga kukub ninali. Teadmiseta, teadmist andmata on teaduslugu, nagu ka teadus pime varblane: sööb ja lendab, aga ei tea, kuhu.

Hea teadus on teravmeelne, selle tuuma tabamine on nagu hea komöödia, tegijale sageli tragikomöödia.

ITER3A

¤

¤

¤

¤

¤

¤

¤

Karlsruhe Tehnikainstituut: inimese parim leiutis jalgratas sobib toetuma kõrgtehnoloogilisele hiiglasele.

Foto: Tiit Kändler

Teadusest kirjutades ei tohi unustada, mis on kultuur. Meie rahvuskaaslase, Rootsis töötava, kultuurimajandust uurinud ja rahvusvaheliselt tunnustatud teadlase Tõnu Puu määratluses: kunstid ja teadus. Kunstides kehtivad samad reeglid, mis teaduses.

Parim viis kadunud asja leidmiseks ei ole seda meeleheitlikult otsida, vaid lasta sellel olla. Küll see varem või hiljem välja tuleb. Kes on tegelnud kunstide ja teadusega, teab, millest kõnelen. Sellepärast pole olemas teadusuudist ajakirjanduslikus mõttes. Mees kukub redelilt hopsti!, uudis! Newton ja Einstein jõudsid selleni, miks kukub ja kuidas kukub, läbi aastakümneid kestnud töö.

On küsimusi, millele polegi vastust. Kuid neist saab osavalt, matemaatika abil mööda hiilida.

See on teadusest kirjutamise rõõm, aga ka õnnetus. Kiuidas sa müüd teoreetiku tagumikutunde? Sest teoreetiku, matemaatiku jaoks pole tähtis niivõrd pea (ilma milleta muidugi ei saa), kui vastupidav tagumik.

Teadusest kirjutamisel ja pajatamisel on neli müüdavat teemat, neli T-d needki. Tervis. Toit Tänane ilm. Tore seks.

Scientific American kinnitab mu juttu. 2015. aastal avaldatud maailma 25 auväärsema teadusinstitutsiooni artiklitest olid loetavaima 25 seas ka:

Uus, bakterite resistentsuse vastane antibiootikum (tervis). Globaalne soojenemine (ilmastik). Apokalüptiline liikide väljasuremine (toitu jääb vähemaks). Seksistlikud arvutimängud.

Lohutust pakub mulle üks artikkel 25-st, milles tõestati, et maamunal kasvab 3,04 triljonit puud. See annab lootust: inimese uudishimu pole kadunud ehk minu moto: „Igaüks on teadlane!“ kehtib.

Lõpetan, kust alustasin, jutuvestja Aisopose looga. Lõvikütt luusis, püss käes, mööda metsa ja uuris muudkui oma jalge ette. Talle tuli vastu puuraidur, kirves käes, ja küsima: „Mida sa maast otsid?“ „Otsin lõvi jälgi,“ vastas puuraidur.“ „Mis sa neis jälgedest otsid, ma parem näitan sulle, kus on lõvi,“ pakkus puuraidur. „Oh ei,“ kohkus kütt, „ma ei otsi lõvi, vaid lõvi jälgi.

Lootkem, et teadus ja sellest kirjutajad ei vaata vaid nina püsti taevasse ja julgevad otsida ka lõvi ennast. Kui vaid inimese ajumahust piisab.

 

 

 

 

Füüsika | Keemia | News

Nobelist Kurt Wüthrich sai Eesti teadusest aimu, kohanud Endel Lippmaad

06.10.2017

See teaduskirjanik Tiit Kändleri intervjuu ilmus ajalehes Postimees 16. septembril 2017

 

Kuigi tähistame 15. septembril oma erakordse akadeemiku ja poliitiku Endel Lippmaa 87. sünniaastapäeva, mitte sünnipäeva, pole tema elutöö meist lahkunud. Eesti Teaduste Akadeemia alustas 12. septembril tema mälestusloengutega, esimene Endel Lippmaa nimeline medal anti nobelistile, šveitsi keemikule ja biofüüsikule Kurt Wüthrichile. Kohal viibis ja pidas kõne ka Eesti Vabariigi President Kersti Kaljulaid.

 

Kõigekülgne teadlane Endel Lippmaa tõestas oma eluga, et „tippteadust saab teha igasugustes oludes“. Nõnda sõnastas esimese akadeemik Endel Lippmaa nimelise medali kätteandmistseremoonial kõnelnud akadeemik ja Helsinki Ülikooli biotehnoloogia instituudi professor Mart Saarma. Endel Lippmaa nimelise medali, metallist E-tähe, riputas laureaadile kaela TA president Tarmo Soomere. Kurt Wüthrichile kohtus Lippmaaga esimest korda 1970. aastate alul ning nautis meie akadeemiku vahedat mõistust ja erilist eruditsiooni. Seejärel esinenud Eesti Vabariigi President Kersti Kaljulaid sõnas: „Lippmaa oli liikuja vaenlase koridoris“. Tõepoolest, meie Lippmaa oli  tuumamagnetresonantsi (TMR) esimesi edendajaid maailmas ning teisalt Eesti iseseisvuse võtme lahtimuukija ja MRP originaalprotokollide hankija.

Lippmaa.TsitaatA

Lippmaa keskendus erinevalt enamikust TMR teadlastest, kes kasutasid molekulide kompamiseks nende koostises oleva vesiniku tuuma, raskematele aatomitele. Tema ja ta kaasteadlased mõõtsid süsiniku ja hapniku, räni ja alumiiniumi tuumade asendit. Eesmärk oli mõista, milline on erinevate suurte molekulide ruumiline struktuur.

Eestile pöördelistel aastatel loobus Lippmaa suurest osast teadusest ja keskendus poliitikale.  Nagu ta mulle tema biograafia kirjutamise käigus 2010. aastal kirjeldas, kasutas ta teaduslikke meetodeid, et riigi vabadus taastada. Sellele juhtis elegantselt tähelepanu Karsti Kaljulaid: „Lippmaa eesmärk oli, kuidas teada saada, mida teada saada.“

Nõnda ilmus Lippmaa võlujõul tollase N Liidu juhtkonna ette kui Issanda nuhtlus MRP protokolli salajase lisa originaalne kehastus. Osava manipuleerimisega saavutasid Lippmaa ja teised Eesti esindajad NL Ülemnõukogu istungil 1989. aastal otsuse, mis mõistis kehtetuks MRP lepingu ja tunnistas sellega, et Eesti väärib vabadust. Seejärel saavutas Lippmaa sellele otsusele ka NL Riiginõukogu kinnituse. „See oli Riiginõukogu esimene ja viimane otsus,“ kinnitas Lippmaa, misjärel naasis täie jõuga teadusmaailma.

President Kaljulaidi sõnul on aeg tavaliselt lühike, et saada tagasisidet teadlastelt, kui mingi otsus on tehtud. „Kui saame uskuda teadlast ja tema meetodit, siis meie ühiskond, digiühiskond toimib,“ ütles ta ilmse vihjega Lippmaa taoliste teadlaste üliolulisele.

Eesti Teaduste Akadeemia peamaja saal Tallinnas Toompeal oli Lippmaa mälestusloenguks tulvil akadeemikuid, Lippmaa pereliikmeid, tema kunagisi kolleege, õpilasi – Lippmaa mõistuse ja lumma austajaid.

 

Intervjuu Kurt Wüthrichiga

Wüthrish.ETL.medalA

Kurt Wüthrich on vähemat kasvu, ent vilgas, samas kõneviisilt pigem rahulik kui tormav. Tüüpilise Šveitsi sakslasena on ta jutt justkui ettevaatlik, ent pigem see ei tõtta, ometi olles täpne ja kohati värvikas. Intervjueerin teda TA peamaja ühes 2. korruse toas, vahetult peale tema loengut ja AK intervjuud. Istume tugitoolidesse ja ma räägin oma taustast, sellestki, et töötasin Lippmaa sektoris, kui ta paar korda meid külastas, ometi ei tegelnud TMR meetodiga. Ta kuulab huviga. Kaelas on tal Endel Lippmaa nimeline medal: suur metalne E-täht. Alustan.

Te olete sündinud maal, talumehe pojana. Te ei otsustanud just liiga noorelt, et teadlaseks hakata. Millal te tundsite, et teadlaseks olemine on teie põhieesmärk?

Ma olin lummatud loodusest, tahtsin saada metsainseneriks. Ma õppisin spordiga seotud alasid ega plaaninud saada teadlaseks. Näiteks unistasin saada profijalgpalluriks, spordiõpetajaks kas keskkoolis või ülikoolis. Kuid meie koolis moodustus õpilaste rühm, mis hakkas ülikoolitasemel õppima matemaatikat ja füüsikat. Siis hakkasin tegema mõningaid katseid, kuid ma polnud nii edukas, et otsustada teadustöö kasuks.

 

Te olete minu kohatud teadlastest erand – et keegi on saanud teadlaseks spordi kaudu. Professor Lippmaa oli spordi suhtes üsna ükskõikne.

Tõepoolest on sport mulle palju andnud. Ma mängin jalgpalli tänaseni, hoolimata mõne aasta tagusest jalavigastusest.

 

Te tõite oma loengus ka näite – kui mõneteist aasta eest oli magnetresonantsi kujutis teie põlvest üsna udune, kuid ometi näitas spordivigastust, siis möödunudaastane pilt on terav ja näitab, et vigastus on paranenud.

Jah, TMR on edenenud – kujutage ette, et seda meetodit saab kasutada molekulist inimeseni ehk läbi üheksa suurusjärgu! Teist sellist annab otsida.

 

Te olete olnud ka spordiinstruktor. Kas tegu oli mäesuusatamisega?

Jah, nii see oli nooruses. Hiljem, 1984. aastal olin pettunud, et mu ideid peeti vääraks ja otsustasin, et hakkan taas vaid spordiga tegelema. Olime seostanud TMR signaali õigete vesiniku tuumadega makromolekulis, ja seeläbi leidnud võtme valgu struktuuri ruumiliseks pildistamiseks.

 

Praeguseni olete te Uus-Meremaa väärika Mercury Bay Game Fishing Club kalastusklubi liige, nii nagu oli näiteks oli Hemingway. Kas olete ka Šveitsis kalu püüdnud?

Poisina küll. Olen püüdnud maailma eri paigust, ka meredest üsna suuri kalu. See klubi on oluline paik, et kohata teraseid inimesi üle maailma.

 

Olete olnud huvitatud prantsuse kultuurist – kirjandusest, muusikast. Millist laadi kirjandusest näiteks?

Ma käisin koolis paikkonnas, mis asus saksa ja prantsuse keelt kõnelevate kogukondade piirimail. Mulle meeldis kõik prantsuspärane, klassikaline kirjandus eelkõige, aga ka veinid ja köök.

 

Teie töö tulemustes valkude struktuuri uurimise alal kaheldi 1984. aastal üsna sügavalt. Milles oli asi?

Nagu ma oma loengus rääkisin, olid kahtlejad kristallograafid, kes mõõtsid samu molekule tahkes maatriksis. Ja see oli enam kui kahtlus, mu tulemusi peeti suisa valeks ja nõnda lahkusin ülikoolist. Valkude sekundaarset struktuuri, mida meie nägime, nägid ka kristallograafid. (Intervjueerija selgitus: primaarseks struktuuriks on üksikute aatomite järjestus valgus, kui see niidina sirge oleks; sekundaarne struktuur on eluliselt oluline ja näitab, kuidas valk ennast lahuses tegelikult kokku voldib. Kritallograafid mõõdavad kristallide ehitust.) Ja kristallograafide saadud struktuur oli täiesti erinev. Meie oma oli täpne, nende oma vale. Toimetaja otsustas meie struktuuri avaldada. Ja läks seitse aastat, enne kui nad tunnistasid, et nad eksisid. Nii et see oli lihtsalt business.

 

Kuidas te hoolimatust suhtumisest jagu saite ja ei murdunud?

Ma lahkusin ülikoolist ja talviti tegelesin suusatamisega. Ning suviti jooksin ma mägedes. Ma ei läinud kahe aasta jooksul ühelegi teaduskogunemisele, vaid panin samm-sammult kirja, mida me olime teinud. Kuni selgus, et oleme kõik teinud õiges suunas, nautisin suusatamist. Kui asi ei õnnestu, pead jätkama, selleks aga pead võitma iseennast.

Minu eesmärgiks oli rakendada TMR strukturaalses bioloogias. 30 aasta eest saime näha vee molekuli, praegu on nähtud 150 000 bioloogilist struktuuri, ent me ei tea ikka, kuidas valk töötab. Tuleb mõista selle kokkukeerdumise teed ja funktsiooni.

 

Kas jätkete praegu loengupidamist Zürichi ETH-s?

Jah, ja mul on seal töörühm, nii nagu Californias ja Hiinas. Seal Hiinas on viisiks, et ehitatakse valmis tohutu maja, varustatakse see tipptehnoloogiaga. Ja siis jäädakse ootama, et äkki keegi värvatuist avaldab midagi ajakirjas Nature. Püüan juhtida tähelepanu, et päris nii need asjad teaduses ei käi.

 

ETH-ga on olnud seotud ka Nobeli laureaat Richard Ernst, keda mul on õnnestunud Tallinnas intervjueerida.

Jah, me oleme koos töötanud. Ta oli siin ka 1973. aastal, kui mina esmakordselt Eestis olin. Teist korda olin Eestis 1977. aastal.

 

Kui te esmakordselt Endel Lippmaad kohtasite, mis teid temas köitis?

Meil oli ühine huvi TMR vastu. Ta oli äärmiselt vahe, ääriselt täpne oma ideede sõnastamises. Tema kaudu sain teada, et Eestis tehakse tippteadust. Endel Lippmaa laboratoorium oli 1970. aastatel üks universumi singulaarsusi. Sedasama arvas ka Richard Ernst.

 

Daily Telegraph nimetas Zürichit parimaks linnaks maailmas, kus elada. Mida teie Zürichist arvate?

Mina elan Bernis ja Bern on Zürichist palju meeldivam linn. Zürichis on suurepärane lennujaam, see on minu jaoks tähtis. Seal on kõrge klassiga muusikateater, ooper – kuhu ma küll ei lähe, sest palju on tööd teha. Seal on head restoranid, kuid see kõik on väga kallis. Ma ei tea, kuidas nad oma järjestuse said, kuid minu jaoks on elamine Californias La Jollas parim paik.

 

Kes vähegi on roninud magnetresonantsi kuvamise aparaati, śee teab, kui suur see on ühes kõigi oma vilede ja piiksudega. Kas kunagi tuleb aeg, et TMR aparatuur muutub väikeseks, nagu on muutunud arvutustehnika seadmed?

Muu tehnika muidugi muutub, kuid probleem on selles, et te peate olema tugevas magnetväljas. Kuid pigem peab funktsionaalne magnetresonantskuvamine jõudma igasse haiglasse.

 

Kas teie pika karjääri jooksul on olnud midagi, mis on teid tõeliselt üllatanud? Lippmaa oli mees, kes ei üllatunud kunagi.

(On üllatunud ja mõtleb pikalt. Muigab.) Esimene kord oli, kui ma nägin omaenese hemoglobiini molekuli, see oli siis absoluutselt uus võimalus. Kui te teete midagi tõelisest entusiasmist, siis on vaimseid üllatusi palju. Kordan veelkord – selle meetodiga saab mõõta nii inimese kui raku, nii bakteri kui valgu molekuli struktuuri. Seega on iga saavutus üllatav.

 

Te uurite valkude elu. Aastal 2000 vallandus suur eufooria, kui teatati inimese genoomi järjestamisest. Loodeti, et nüüd saame teada haiguste kõik põhjused. Ometi pole nii läinud. Mis on organismile tähtsam – kas genoom või proteoom, valkude hulk. Endel Lippmaa rõhutas Geenivaramu rajamisel, et koguda tuleks materjali mitte ainult genoomi, vaid ka proteoomi uurimise tarbeks.

Jah, nii see on, kuid alles nüüd hakkame mõistma, kuidas valk end kolmemõõtmeliseks kokku pakib. Peame oskama ka geenijärjestuse pealt valgu kokkuvoltinist ennustada.

 

Kahtlemata peab selles kehas olema vedruvaim, nõnda kiirelt suisa hüppab Wüthrich püsti madalast tugitoolist, kui intervjuu lõpeb ja ta soovib ajakava korraldajalt, et teda enne hotelli viimist sõidutataks läbi vanalinna. Soovin talle järgmise aasta 4. oktoobriks rõõmsat 80. juubelit ja luban samal päeval, mis on ka minu sünnipäev, teda meeles pidada.

 

Need on kastikesed, võib illustreerida portreekestega, saadan igaks juhuks ka ETH foto

 

Endel Lippmaa süvenes teadusesse lapsena

 

Endel Lippmaa sündis 15. septembril 1930, nõnda oleks 30. juulil 2015 surnud Lippmaa saanud eile 87-aastaseks. Tema isa, akadeemik Teodor Lippmaa heakskiidul hakkas poiss Tartu Ülikooli botaanikaaias elades tegema keemia- ja füüsikakatseid. Isa ei pannud pahaks paugutamistki. Seejärel tuli raadiovaimustus, ta teenis aparaatide parandamisega väikest raha oma raadiodetailide ostmiseks.

Ise pidas ta äärmiselt kasulikuks, et sai gümnaasiumis korraliku ladina keele oskuse, mis kulus Eesti iseseisvuse järjepidevuse tõestamisel ära. Endel Lippmaa perekond hukkus 27. jaanuaril 1943 vene lennukipommi läbi, kui tema kinos oli. Lippmaa kolis Tallinn-Nõmmele tädi juurde ja astus Nõmme gümnaasiumisse.

TPI-sse astus ta põlevkivikeemikuks, kuna orvuna oli tal vaja raha ja seal oli suurem stipendium. Lippmaa abikaasa Helle Lippmaa on keemik, neil on kaks füüsikuharidusega poega Jaak Lippmaa Ja Mikk Lippmaa.

„Iga uus asi, kui seda järjekindlalt teha ja kui see on õige, on destruktiivne,” kinnitas ETL, nagu teda kolleegid kutsusid. Lippmaa ei olnud üheülbaline, et saaksime teda seostada vaid ühe tegevusvaldkonnaga. Nüüdse sõnapruugi kohaselt oli Lippmaa tuumamagnetresonantsi maaletooja, tema juhendamisel ehitati Eesti esimene spektromeeter. Esimesena hakkas ta kasutama ülijuhtivad magneteid, et mõõta vesinikutuumast raskemate aatomite tuumasid.

Aastal 2012 oli Lippmaa artikleid viimase 20 aasta jooksul tsiteeritud 6731 korda ja sel aastal 330 korda.

Uuendused tuumamagnetresonantsis, mille eest Šveitsi füüsik Richard Ernst 1991. aastal Nobeli preemia sai  „panuse eest kõrge lahutusvõimega TMR spektroskoopia metodoloogia arendamisel” leiutasid Lippmaa ja tema kolleegid pisut varemgi. Kuid Eesti teadlastel  ei olnud võimalik oma tulemusi kiiresti avaldada, mujal kui AMPERÉ-i ühingu Ungari konverentsi materjalides –, natuke varem, kui Ernsti avaldatud töö, milles ta kahemõõtmelist tuumaresonantsi kirjeldas.

Ise jagas Lippmaa oma teadustöö järgnevalt: analüütilise aparatuuri ehitamine, tuumamagnetresonantsi spektroskoopia, bioloogia uus paradigma (mida ta eriti rõhutas), neutriino massi massiivsus, keskkonnakaitse: õhk. fosforiit, diktüoneema, energeetika.

Lippmaa juhtimisel saavutati maailma kõige kiirem TMR mõõteraku pööritaja, mille abil aineid endisest palju täpsemalt mõõta sai.

Fosforiidisõja lahingud, MRP avalikustamine, kogu senise poliitilise ja majandusliku süsteemi krahh saabusid 1987. –1989. aastatel, samal ajal avaldas Lippmaa ja tema uurimisrühmmaailma olulistes teadusajakirjades artikleid ülijuhtivuse kohta, järeldades, et tegu ei ole metalse juhtivusega. Kuid meie teadlaste esimesi sel teemal avaldatud artikleid ei uskunud keegi.

„Poliitika oli teadustöö rakendus teisel alal, ei mingit vahet,” ütles ta ise. 1989. aasta jõululaupäev oli Moskva Kremlis Eesti jaoks ärev. Pidi selguma, kas oma istungit pidav NSV Liidu rahvasaadikute kongress, kõrgeim võim Nõukogude Liidus, tühistab Molotovi-Ribbentropi pakti salaprotokollid ja hindab nende osa Balti riikide okupeerimisel või mitte. Hääletati „jah“.

Teist korda pärast MRP võitlust kogunes Eesti tipp-poliitikuid Moskvasse enne Riiginõukogu istungit 6. septembril 1991. Oli vaja teha lobitööd, et Riiginõukogu Eesti iseseisvust tunnustaks. Lippmaa oli kohal. Tunnustus saabus. „Sellega oli mu missioon lõppenud,“ tunnistas Lippmaa.

Siiski osales ta veel ministri ja Riigikogu liikmena riigi juhtimises. Teadlasena lõi ta Eestile kindlad sidemeid Euroopa Tuumauuringute keskuse CERN-iga ja osales projektis TOTEM, olles paljude ühisartiklite autorite seas.

Tänu Lippmaale saime nii varakult Interneti ja domeeni .ee, selle asemel et saada .ru. Tema oli esimene, kes hakkas rakendama personaalarvuteid, tema kaastöölised ehitasid nii sihtotstarbelisi arvutid kui ka esimese personaalarvuti.

Allikas: Tiit Kändler, Endel Lippmaa, Mees parima ninaga, 2012

 

 

 

Nobelist Kurt Wüthrich sai teadlaseks spordi kaudu

Sündis 4. oktoobril 1938 Aabergis Šveitsis, elas Berni lähedal farmeri perekonnas. Lähedane kontakt loodusega tekitas huvi loodusteaduse vastu. Bioloogiliste makromolekulide TMR spektroskoopiaga tegeleb alates 1967. aastast. Õppis Berni ülikoolis, doktorikraadi tegi 1964 Baseli ülikoolis, kus õppis ka võistlusspordiga seotut. 1957 – 1962 oli suusainstruktor mäekuurortides. Töötas Ameerikas, 1969 siirdus Zürichi ETH-sse. Seejärel ringles maailma eri teaduskeskustes. Oli Rahvusvahelise Puhta ja Rakendusliku Biofüüsika Ühenduse president. Tema naine Marianne aitas tal asju ajada. Neil on tütar ja poeg.

1984. aastal leiutas TMR meetodi valkude struktuuri määramiseks lahustes. Seni määrati see kristalliseeritud valkudel. Sellesse suhtusid kristallograafidväga kriitiliselt. Ta lahkus ülikoolist ja tegeles kaks aastat suusatamisega. Kuue aasta pärast tema tööd tunnistati õigeks.

2002 aastal pärjati ta Nobeli preemiaga „TMR spektroskoopia arendamisel makromolekulide kolmemõõtmelise struktuuri määramiseks lahuses”.

Riigi Tehnikakõrgkooli ETH (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich) ajalugu on kuulusrikas. Selles on õpetanud või töötanud 21 nobelisti, sealhulgas Konrad Röntgen, Wolfgang Pauli ja Albert Einstein ning TMR edendajad Richard Ernst ja Kurt Wüthrich, siin avastati kõrgtemperatuurne ülijuhtivus.

Allikas: Nobelprize.org 

 

 

 

 

Tuumamagnetresonantsi võidukas lugu

1945. aastal registreerisid mitmed USA teadlased nõrga raadiosagedusliku signaali, mille tekitasid tavalise aine aatomite tuumad. See oli uue aine uurimismeetodi, tuumamagnetresonantsi (TMR) sünd. Kui aatomis leidub magnetiline tuum ja pista see tugevasse alalisse magnetvälja ning samal ajal kiiritada raadiosagedusliku väljaga, saab välja sagedust muutes saavutada resonantsi tuumaga. Kui säherdune aatom on molekulis, sõltub resonants tuuma ümbrusest ja nõnda annab selle resonantsi sagedus infot tuuma lähiümbruse kohta ehk molekuli ehituse kohta.

Viimase 70 aastaga on TMR meetodi avastajatele ja arendajatele jagunud kuus Nobeli preemiat.

Funktsionaalne resonantskuvamine on tuumamagnetresonantsi (TMR) meetod, ainult et patsiente vähem kohutava sõnata „tuum“. Patsient viibib suure ja tugeva magneti õõnsuses. Nii on TMR spektromeetrid jõudnud meditsiini, neid on ka Eesti haiglates, kuid aju uurimiseks, saati veel raviks, meil neid ei kasutada, pigem diagnoosimiseks.

 

Füüsika | News

Nobelisti portree

05.10.2017

Originaalne foto nobelistist

Tekst ja foto: Tiit Kändler, teaduskirjanik

Kip.Thorne2.A

Uusim Nobeli füüsikapreemia jagati ometi kord viimase aja suurima saavutuse autoritele. Neile, kes tõestasid lõpuks,

et gravitatsioonilained on ometi olemas. Neist kolmest on värvikaim Kip Thorne, kes on teinud koostööd ka Stephan Hawkingiga ja juba 1980. aastatel pakkus välja meetodi gravilainete detekteerimiseks. Ta on ka tundud kihlvedaja; Hawkingiga selle peale, kas must auk kiirgab või mitte. Sel puhul jäi ta küll alla.

Gravilainetest kirjutan täpsemalt edasipidi, siin aga on hää meel tuua foto, mille tegin 2009. aasta suvel Londonis toimunud maailma teadusajakirjanike kongressil WCSJ, kus Thorne esines kosmoloogia-teemalisel paneelil.

TK

News | to.imetaja

Anna talle vasaraga vastu pead! Suvimälestus

05.10.2017

Ultima Thule ja Roman Baskini näitel: 35 pluss kell kümme

Tiit Kändler

teaduskirjanik

 

Alguses oli sõna. Või oli see valgus? Kosmoloogide arvates hoopis ürgpimedus, plasmasupp, mis paisus kohutava algkiirusega ja paisub jõudsalt edasi, küll aeglasemalt, ent tundub et kiirenevalt. Siis tuli sõnavabaduse piiramine. Enamjaolt enesetahtlikult. Siis sai võimalikuks kunst. Kunst on kolm asja üheskoos, samal silmapilgul: sõna keel, veidi teist lugu kõnelev kehakeel ja veidi kolmandat lugu kõnelev sisemine muusika. Inimesena ei oska ega ole mul mõtet eristada veel teisi samal hetkel tarvilikke atribuute, sest inimene pole vares, kes oskab lugeda viieni, temale piisab kolmest.

Kes tahab mu jutus veenduda, see mingu ja kuulaku „Ultima Thulet“ praegu 35. Juubelil või/ja vaadaku Roman Baskini ühenduses „Kell kümme“ lavastatud ja etendatud trikktükki „Omade vahel“. Mina tegin seda juuli lõpupoole, ent kunst vajab sisseseadmist, vähemasti minu hinge ja kehasse. Hinge jõuab see varem, siis kehakarvadesse, siis keelde, ja meelde kõige hiljem.

Pyramiid

Kui iga mõttepingutus tundub lootusetu, kui sõnal ja sõnal ei ole enam vahet, oleme jõudnud Borgese ennustatud maailma (1000 aastat enne tema ennustatut), kus trükkimine on muutunud mõttetuks ja suheldakse vaid tsitaatidega. Olgu siis alustatud prantslasest rumeenlase E. M. Ciorani tsitaadist: „…Täiesti tõkestamata väljendusvabadus on talentidele ülimalt kardetav, ta sunnib neid endid kulutama üle oma võimaluste piiri, ei lase neil elamusi ja kogemusi varuda. Piiramatu vabadus seab vaimu surmaohtu.“

Riho Sibul on endiselt või tegelikult jõulisemaltki 35 aastat hiljem Dumas’likult õiges kohas õigel ajal, Tõnis Mägi jätkuvalt universumina paisumas ja üllatuseks ilmus kui ilmutis Kõltsu mõisa õuelavale Vaiko Eplik. Nende duo/trio jääb meelde, kuni meel püsib. Ei oska muud muusikast seletada, et kunstnik võib vahel harva ka õiges kohas veidi mööda laulda. UT on endiselt meelekindel, see annab meelerahu. Jah, tuleb olla meelekindel: „patrioot ei ole idioot“ ja puupeale tuleb virutada vasaraga. Nagu UT laulusõnab. Et olla loodusesõber, siis piisab mõttevasarast küll ja küll – eriti ajal, mil Vasara NL aegse partnerinimega kunagine kultuurileht on muutunud moodsalt antipatriootlikuks sõnaseebiks.

Pole muidugi häbi omada sellist ema (ja mängida temaga koos) ja olla omanud sellist isa nagu Roman Baskinil, kuid arvan teadvat, et see on ikka jube raske ka. Muidugi ei anna näiteloo autor Alan Ayckbourn alla ja jonnib vastu, aga meelekindlale pole sest lugu.

Andku mulle andeks teised Ultima Thule meelekindlad muusikud ja Roman Baskini lavastuse täpsed ning peened näitlejad, kõigist ei jaksa kõnelda. Siiski ei pääse ühest: Ita Ever on ülibränd ammuilma, ja õnnelik on see, kes teda laval (Ohtus küll tallikuuri või garaaži põrandal) sebimas näeb. Kuid need Roman Baskini detailid, detailikesed – enese ja teiste olemises.

Ma ei suuda neid lahuta (kes küll suudaks …), sestap kõnelen siin ja praegu Sibula, Mäksi ja Romani näitel loost, millest ammuilma olen kõnelnud ja ikka ja jälle tahan kõnelda, olgu või kirjutades: et pole siin midagi, ka meie armsas Eestis kehtivad loodud looduse seadused. Võõrast tuleb peljata ja ennast tuleb piirata ja Isamaad tuleb armastada. Keda siis veel?

Puupead ujuvad alati välja, eriti lageraiete hoogustumisel, kuid need pehkivad varsti, kunst ent läheb edasi, põimub uuega, mis on võtnud vanast, mida võtta söandab ja oskab. Sest vaata: mida vanemaks sa saad, seda suuremaks lähevad asjad: puud õuel, majas, mida üha raskem on korrastada, isegi õu, mida on vaja vikatimehena vehkides või justkui lapsekäruniidukit taga vedades niita, suureneb. Alguses, umbes 200 000 aasta eest oli inimene tilluke, nii umbes praeguse sipelga suurune. Kuid et kõik putukad ja mutukad, linnud ja loomad, puud ja rohud olid kah sedavõrra väiksemad, siis ei saanud sellest arugi. Kui olin laps, olin ju ometi pisem, eksole, kuigi olen enesele alati tundunud ühesuurusena. Nagu kunst, tõeline kunst ma mõtlen – on alati ühesuurune.

Võtame jälle Ciorani appi, kelle üks mõte on, et kui kirjandus käib alla, tekib kirjanikke massiliselt juurde. See reegel kehtib ka teatri ja muusika kohta, isegi Eestis – milles iga, kel silmad ja kõrvad, saab ju ise veenduda. On siis kainestav, et mõned neist on ikka ja jälle kunstnikud.

Telli Teadus.ee uudiskiri