חזרה לרשימה
על הזוכה
מקבל פרס ישראל לשנת תש"ף בתחום חקר הכימיה.
פרס ישראל בחקר הכימיה ניתן לפרופ' יוסף קלפטר על תרומותיו פורצות הדרך בדינמיקה של תנועות אנומליות, תנועות שאינן מצייתות לחוקי הדיפוזיה המקובלים. ברבות השנים מתבררת החשיבות העצומה והאוניברסלית של עבודתו שכן ככל ששיטות המדידה מתקדמות יותר, נצפות עוד ועוד מערכות שבהן תהליכי הדיפוזיה ותופעות הנגזרות ממנה, כמו ראקציות ודעיכות, אינן ניתנות לתיאור באמצעות חוקי הדיפוזיה המקובלים כפי שנוסחו על ידי איינשטיין. פרופ' קלפטר פיתח תשתית עיונית לתיאור סטיות אלו, תשתית המאפשרת תיאור ממצה של התופעות האנומליות. ברור היום שהאנומליה היא משמעותית ונפוצה מאוד.
התכנים בעמוד
נימוקי השופטים
פרופ' שלמה הבלין, יו"ר, פרופ' לוסיאן בן גיגי, פרופ' רחל ירושלמי רוזין, פרופ' אורי צ'שנובסקי
פרס ישראל בחקר הכימיה ניתן לפרופ' יוסף קלפטר על תרומותיו פורצות הדרך בדינמיקה של תנועות אנומליות, תנועות שאינן מצייתות לחוקי הדיפוזיה המקובלים. ברבות השנים מתבררת החשיבות העצומה והאוניברסלית של עבודתו שכן ככל ששיטות המדידה מתקדמות יותר, נצפות עוד ועוד מערכות שבהן תהליכי הדיפוזיה ותופעות הנגזרות ממנה, כמו ראקציות ודעיכות, אינן ניתנות לתיאור באמצעות חוקי הדיפוזיה המקובלים כפי שנוסחו על ידי איינשטיין. פרופ' קלפטר פיתח תשתית עיונית לתיאור סטיות אלו, תשתית המאפשרת תיאור ממצה של התופעות האנומליות. ברור היום שהאנומליה היא משמעותית ונפוצה מאוד.
תרומתו הייחודית של פרופ' קלפטר היא ביצירת תשתית מתמטית וכלים חדשניים להבנת תהליכים אלה, כלים המאפשרים הכללת התאוריות הרווחות והמקובלות תוך הכנסה והטמעה של שיטות וגישות מתמטיות חדשות: בין היתר הגדרת משוואות קינטיות שבורות והגדרת מהלכים אקראיים הנקראים היום מהלכי לוי. עבודותיו שינו, ללא ספק, דפוסי חשיבה מקובלים, והשפעתן משמעותית ביותר על הבנת תצפיות ניסיוניות. הכנסת התאוריות החדשות וניסוחן פתחו בפני חוקרים אפשרויות להבנת תצפיות בלתי מוסברות ועודדה בדיקה נסיונית של התנהגויות שלא נצפו בעבר.
חשוב לציין את ההשפעה הרב תחומית המקפת של עבודתו המדעית, החורגת מעבר לתחום הכימיה התאורטית לתחומי הביוכימיה, מדעי החיים, ביופיזיקה, מדע החומרים ופיזיקה. המודלים המתמטיים הכלליים שניסח רלוונטיים לטווח סקלות רחב, החל מן הסקלה האטומית־מולקולרית ועד לסקלות מקרוסקופיות.
פרופ' קלפטר זכה בפרס הומבולדט של ממשלת גרמניה, בפרס ויצמן של עיריית תל אביב, בפרס קולטהוף של הטכניון, בפרס החברה הישראלית לכימיה ובפרס רוטשילד. הוא הוזמן לשמש עמית בכיר במכון ללימודים מתקדמים בפרייבורג, וכן קיבל תוארי דוקטור לשם כבוד מן האוניברסיטה הטכנית של וורוצלאב ומן האקדמיה הסלובאקית למדעים והוא פרופסור כבוד של אוניברסיטת צ'ינגואה בסין. הוא נבחר לחבר חוץ של האקדמיה האמריקאית לאומנויות ומדעים.
במשך השנים הראה פרופ' קלפטר סינרגיה ייחודית בין מובילות מחקרית וטיפוח קבוצת מחקר פעילה – שרבים מתוכה מחזיקים משרות אקדמיות בארץ ובעולם – ובין מנהיגות מדעית ושירות מסור לקהילה האקדמית בארץ.
על כל אלה מצאה הוועדה את הפרופ' יוסף קלפטר ראוי לקבל את פרס ישראל בחקר הכימיה לשנת תש"ף.
קורות חיים
יוסף קלפטר הוא מן החוקרים המובילים בעולם בתחום של תהליכים דינמיים במערכות כימיות ופיזיקליות מורכבות, ותרומותיו מתמקדות באפיון תהליכי דיפוזיה שאינם מצייתים לחוקים המסורתיים – תהליכים אנומליים. עבודותיו שינו דפוסי חשיבה מקובלים והשפעתן משמעותית ביותר על הבנת תצפיות ניסיוניות. מחקריו של פרופ' קלפטר ועמיתיו ביססו את אוניברסיטת תל אביב ואת ישראל כמרכז בינלאומי בתחום הדינמיקה במערכות מורכבות.
פרופ' יוסף קלפטר גר בראשון לציון, נשוי לפרחיה לבית אלנר, והם הורים לעינת ולדן וסבים לאופיר ולאדוה.
לימודים
1963–1967 תואר ראשון בפיזיקה, אוניברסיטת בר אילן
1967–1969 תואר שני בפיזיקה, אוניברסיטת בר אילן
1972–1978 תואר דוקטור בכימיה, אוניברסיטת תל אביב
1978–1980 פוסט דוקטורט במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT)
תפקידים אקדמיים וציבוריים נבחרים בארץ
1987–1988 מרצה בכיר, אוניברסיטת תל אביב
1988–1989 פרופסור חבר, אוניברסיטת תל אביב
1989– פרופסור מן המניין, אוניברסיטת תל אביב
1989–2003 מופקד קתדרת גורדון, אוניברסיטת תל אביב
1996–2002 חבר מועצת הקרן הלאומית למדע, ראש תחום במדעים מדויקים
1998–2002 ראש מכון סאקלר לפיזיקה כימית
2003– מופקד קתדרת היינמן לכימיה פיזיקלית, אוניברסיטת תל אביב
2001–2009 משקיף מטעם ישראל בקרן האירופית למדע
2002–2009 יושב ראש הקרן הלאומית למדע
2017–2018 יושב ראש ועד ראשי האוניברסיטאות
2009–2019 הנשיא השמיני של אוניברסיטת תל אביב
תפקידים אקדמיים בחו"ל
1980–1987 חוקר בכיר במרכז המחקר של חברת אקסון, ניו ג'רזי, ארה"ב
2009–2010 עמית בכיר במכון ללימודים מתקדמים, אוניברסיטת פרייבורג, גרמניה
פרופסור אורח במוסדות אקדמיים בחו"ל , בין היתר:
- אוניברסיטת ביירות', גרמניה
- אוניברסיטת קולומביה, ניו יורק, ארה"ב
- מעבדות אורסיי, צרפת
- המכון הטכנולוגי של שוויץ, ציריך, שוויץ
- המכון הטכנולוג של מסצו'סטס, קיימברידג' (MIT), ארה"ב
- המכון הלאומי לחומרים, טסוקובה, יפן
- אוניברסיטת פריז 6, צרפת
- בית הספר הפוליטכני בפאליזו, צרפת
- המכון ללימודים מתקדמים, אוניברסיטת פרייבורג, גרמניה
הוקרות ופרסים נבחרים
1987 זכה במלגת אלון
1993 נבחר לעמית בחברה האמריקאית לפיזיקה
1996 פרס הומבולדט (גרמניה)
1999 פרס ויצמן למדעים
2003 פרס קולטהוף (הטכניון)
2004 פרס רוטשילד בכימיה
2005 פרס החברה הישראלית לכימיה
2005 מצטיין רקטור בהוראה
2009 דוקטורט כבוד מהאוניברסיטה הטכנית של ורוצלב
2010 הרצאת בלר של החברה האמריקאית לפיזיקה
2011 נבחר לחבר כבוד של האקדמיה האמריקאית לאומנויות ומדעים
2017 עיטור Commander of the Order of the Star, נשיא איטליה
2018 פרופסור כבוד של אוניברסיטת צ'ינגואה, ביג'ינג, סין
2018 דוקטור כבוד של האקדמיה הסלובקית למדעים
מפעל חיים
יוסף קלפטר נולד בשנת 1945 לאימו שרה לבית הרש ולאביו ברוך קלפטר. הוריו עלו ארצה מצ'כוסלובקיה בעלייה הבלתי־ליגלית בשנת 1939 באונייה "קטינה", והתיישבו בפלוגת בית"ר בראשון לציון. בילדותו למד בבית הספר היסודי "חביב" בראשון לציון, אשר כחצי מאה לפני כן הוקם כבית הספר העברי הראשון. את לימודי התיכון עשה בגימנסיה הריאלית בעיר, שם בחר במגמה הריאלית. אהבתו לכימיה ופיזיקה נתגלתה כבר בשלב מוקדם זה של חייו, ולדבריו למוריו בגימנסיה הייתה תרומה משמעותית לכך. נוסף על כך שקד גם על התחומים ההומניים ובהיותו בן ארבע־עשרה אף הוכתר לסגן חתן התנ"ך לנוער באזור הדרום.
בשנת 1963 התקבל לעתודה האקדמית ובחר ללמוד פיזיקה ומתמטיקה באוניברסיטת בר אילן. בשנת הלימודים האחרונה לתואר הראשון פרצה מלחמת ששת הימים וקלפטר גויס והשתתף בקרב על ארמון הנציב, שם נפצע. בשנת 1967 המשיך ללימודי תואר שני בפיזיקה. "פיזיקה היא בסיס מצוין", מסביר פרופ' קלפטר. "בפיזיקה אתה לומד את חוקי הטבע, שהם חשובים כבסיס למקצועות כמו כימיה, ביולוגיה וגם הנדסה".
בשנת 1970 נישא לפרחיה לבית אלנר, מורה לאנגלית בבית ספר תיכון, ובשנים הבאות נולדו ילדיהם עינת ודן.
לאחר שחרורו בשנת 1972 החל בלימודי דוקטורט באוניברסיטת תל אביב. על המעבר לאוניברסיטת תל אביב וללימודי הכימיה הוא מספר: "חיפשתי נושא ומנחה מאתגרים, ומצאתי את מקומי בקבוצת המחקר של פרופ' יהושע יורטנר, דמות מרכזית בכימיה פיזיקלית בארץ ובעולם". בעבודת הדוקטור חקר מצבים אלקטרוניים והעברת אנרגיה בגבישים מולקולריים מסודרים ולא מסודרים. במחקרו בדק קלפטר כיצד עירורים אופטיים של מולקולות בגביש מתפשטים בתוך הגביש.
"אותי עניינו הגבישים הלא מסודרים", מסביר קלפטר, "גם בהמשך, מה שמשך אותי היו דווקא מקרים חריגים, שונים מההתנהגות הקונבנציונלית". קלפטר בדק כיצד משפיע אותו אי־סדר על בליעת אור ועל העברת האנרגיה בין המולקולות בתוך הגביש. "עניין אותי מה ההשפעה של אי־סדר על התכונות של הגבישים, בעיקר מזווית העברת האנרגיה". אנומליה וחריגה מן הסדר יהיו הקו המנחה את עבודותיו גם במחקריו הבאים.
בשנת 1978 נסע קלפטר עם משפחתו לבוסטון לבתר־דוקטורט במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) בקבוצתו של פרופ' רוברט סילבי. במסגרת מחקרו עבר לתחום שבו הוא עוסק למעשה עד היום, והוא תחום המהלכים האקראיים – דיפוזיה ונגזרותיה במערכות מורכבות. למרות האקראיות, ישנה במהלכים אלה חוקיות, שאותה ניסח איינשטיין כבר בשנת 1905 ב"משוואת הדיפוזיה". מערכות שונות – כימיות, ביולוגיות ופיזיקליות – בעלות תכונות שונות, יכולות להיות דומות למעשה בהתנהגותן הדינמית (משפט הגבול המרכזי). "במקום שבו ישנה תנועה אקראית של מולקולות או חלקיקים אחרים, ברוב המקרים נגלה חוקיות שהתנועה הזאת מקיימת", מסביר פרופ' קלפטר. "אבל אותי עניינו התנהגויות שאינן מתוארות במשוואת הדיפוזיה הרגילה – התנהגויות אנומליות". התנהגויות אלה קורות כאשר התהליכים הבסיסיים אינם מצייתים לחוקים המסורתיים, כמו אותו משפט הגבול המרכזי; תהליכים אלה נחשבו שנים רבות כלא פיזיקליים.
לפני מחקרו של קלפטר הוצעה בנושא זה משוואה המתארת "מהלכים אקראיים בזמן רציף" (בין מנסחיה היה ד"ר הרווי שר, כיום במכון ויצמן), אולם הייתה מחלוקת בין חוקרים באשר לנכונותה של המשוואה. קלפטר הצליח להוכיח את נכונותה של המשוואה ואף לגזור אותה, ושם קץ למחלוקת סביב השימוש במהלכים אלה, המתארים דיפוזיה אנומלית, שלהם כיום מקום מרכזי בניתוח תנועה במערכות מורכבות. בהמשך נוצרה קהילת מחקר בינלאומית שהלכה וגדלה העוסקת עד היום בתחום זה.
בשנת 1980, עם סיום מחקרו במסצ'וסטס, קיבל הצעה לעבוד כחוקר בכיר בחברת הדלק והאנרגיה אקסון (Exxon) בניו ג'רזי. מתוך הבנה כי הדלק הוא משאב מתכלה, הקימה חברה זו באותה עת קבוצת מחקר בסיסי בתחום האנרגיה הסולרית. "קליטת אנרגיית השמש דורשת הבנה בתנועה של נושאי מטען ואנרגיה בגבישים לא מסודרים", מסביר קלפטר, "ותנועה זו יכולה להיות רגילה או אנומלית". החשיפה למחקר בחברה מסחרית פתחה בפניו כיווני מחקר חדשים שלא בא איתם במגע בין כותלי המוסדות האקדמיים. כך למשל נושא החיכוך בין משטחים (במסגרת עיסוקה של חברה זו בחומרי סיכה) ותנועה של מזהמים במערכות בעלות נקבוביות (במסגרת חקר המגע של דלק עם הסביבה).
מצויד בכלים אלו מן השדה המחקרי והמעשי שב ארצה בשנת 1987 לאחר זכייתו במלגת אלון והצטרף לאוניברסיטת תל אביב. תוך כשנתיים הגיע לדרגת פרופסור מן המניין. "כאן הקמתי קבוצת מחקר מאוד פעילה", מספר פרופ' קלפטר, "שהתעסקה בנושאים של דיפוזיה אנומלית – למעשה נעשינו מרכז חשוב מאוד לכך ברמה בינלאומית". קבוצת המחקר הניבה פעילות תאורטית עשירה אשר אפשרה לראשונה להבין טווח רחב של התנהגויות הנצפות במערכות לא לינאריות, במערכות מוגבלות גאומטרית, ובמערכות ביולוגיות ואקולוגיות.
בשנת 1996 הצטרף כחבר בקרן הלאומית למדע, הקרן הגדולה בישראל לתמיכה במדע בסיסי, והיה מופקד על מתן מענקים למחקרים בתחום המדעים המדויקים. בשנת 2002 התמנה ליושב ראש הקרן, תפקיד שבו שימש שבע שנים. בתקופתו יצרה הקרן קשרים עם מקבילתה הסינית, ונפתחה האפשרות גם לתרומות פילנתרופיות נוסף על התמיכה הממשלתית הקבועה. בעקבות זאת יכלה הקרן לאפשר לרופאים לצאת לתקופת מחקר במסגרת התוכנית "רופא חוקר".
בשנת 2009 התמנה פרופ' יוסף קלפטר לנשיא אוניברסיטת תל אביב, תפקיד שהחזיק בו במשך עשור. מסלול חייו של פרופ' קלפטר – החל מלימודי הפיזיקה והכימיה ועד למחקריו בתחום תהליכים אקראיים בדיסציפלינות השונות ולעבודתו בחברת האנרגיה – הכין את הקרקע לאהדתו הגדולה למחקרים בין־תחומיים ולעידודם כנשיא. "נראה לי שהנקודות האלה התכנסו אצלי בדיוק בנשיאות", אומר קלפטר. "התנסויות אלה שהבאתי לתפקיד, תרמו לדעתי הרבה מאוד ברמה האוניברסיטאית ומעבר".
"אני גאה שנפל בחלקי לחוות חיים מחקריים מרתקים וגם לתרום לקידום מערכת ההשכלה הגבוהה בכלל", הוא מסכם, ומוסיף: "כדי לשמור על מעמד האקדמיה הישראלית בעולם עלינו להמשיך בתמיכה משמעותית במחקר ובשמירה על חופש הביטוי והחופש האקדמי באוניברסיטאות".
פרסומים נבחרים
-
- J. Klafter and R. Silbey, Derivation of the Continuous Time Random Walk Equation, Phys. Rev. Letters 44 55-58 (1980)
- J. Klafter and M.F. Shlesinger, On the Relationship Among Three Theories of Relaxation in Disordered Systems, Proc. Nat. Acad. Sci. (USA), 83 848-851 (1986)
- J. Klafter, A. Blumen and M.F. Shlesinger, A Stochastic Pathway to Anomalous Diffusion, Phys. Rev. A35 3081-3085 (1987)
- J.M. Drake and J. Klafter, Dynamic in confined Molecular Systems, Physics Today 43 46-55 (1990)
- J.M. Drake, J. Klafter and P. Levitz, Chemical and Biological Microstructures as Probed by Dynamic Processes, Science 251 1574-1579 (1991)
- G. Zumofen and J. Klafter, Scale Invariant Motion in Intermittent Chaotic Systems, Phys. Rev. E47 851-863 (1993)
- M. F. Shlesinger, G. M. Zaslavsky and J. Klafter, Strange Kinetics, Nature 363 31-37 (1993)
- J. Klafter, M.F. Shlesinger and G. Zumofen, Beyond Brownian Motion, Physics Today 49 33-39 (1996)
- R. Metzler, E. Barkai and J. Klafter, Anomalous Diffusion and Relaxation Close to Thermal Equilibrium: A Fractional Fokker-Planck Equation Approach, Phys. Rev. Lett. 82 3563-3567 (1999)
- M. Porto, M. Urbakh and J. Klafter, Atomic Scale Engines: Cars and Wheels, Phys. Rev. Lett. 84 6058-6061 (2000)
- R. Metzler and J. Klafter, The Random Walk's Guide to Anomalous Diffusion: A Fractional Dynamics Approach, Phys. Reports 339 1-77 (2000)
- R. Metzler and J. Klafter, The Restaurant at the End of the Random Walk: Recent Developments in Fractional Dynamics of Anomalous Transport Processes, J. Phys. A 37, R161-R208 (2004)
- M. Urbakh, J. Klafter, D. Gourdon and J. Israelachvili, The Nonlinear Nature of Friction, Nature 430, 525-528 (2004)
- S. Condamin, O. Benichou, V. Tejedor, R. Voituriez and J. Klafter, First-passage times in complex scale-invariant media, Nature 450, 77-80 (2007)
- S. Reuveni, R. Granek and J. Klafter, Proteins: Coexistence of Stability and Flexibility, Phys. Rev. Lett. 100, 208101(4) (2008)
- I. Lubelski, M. Sokolov and J. Klafter, Nonergodicity mimics Inhomogeneity in Single Particle Tracking, Phys. Rev. Lett. 100, 250602(4) (2008)
- Y. Meroz, I. Sokolov, J. Klafter, Test for Determining a Subdiffusive Model in Ergodic Systems from Single Trajectories, Phys. Rev. Lett. 110, 9, 090601 (2013)
- V. Zaburdaev, S.Denisov, J. Klafter, Levy Walks, Reviews of Modern Physics, 87, 483-530 (2015)