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从10月7日起,2013年诺贝尔奖自然科学类奖项陆续揭晓。在最先公布的生理学或医学奖中,美国科学家詹姆斯·罗思曼和兰迪·谢克曼、德国科学家托马斯·祖德霍夫,因发现细胞内运输系统的奥秘共享奖项。8日,比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯因希格斯玻色子的理论预言获得物理学奖。一天后,美籍化学家马丁·卡普拉斯、迈克尔·莱维特和阿里耶·瓦谢勒因给复杂化学体系设计了多尺度模型而分享化学奖。
而伴随着一年一度“诺奖”盛宴的开席,“诺奖情结”又开始周期性地刺激着国人。在深度解读诺贝尔奖成果的同时,“下一个获诺贝尔奖的中国人会是谁?” “中国在什么领域最有可能得奖?” “自然科学领域何时才有零的突破?”诸如此类的问题再度被提出,引发人们的思考和热议。
来自耶鲁大学的美国科学家詹姆斯·罗思曼、加州大学伯克利分校的美国科学家兰迪·谢克曼,以及斯坦福大学的德国科学家托马斯·祖德霍夫共同获得生理学或医学奖。三位科学家的研究成果均与细胞囊泡相关。其中,谢克曼发现调节囊泡传输的基因,罗思曼解释了囊泡是如何与目标融合并传递的蛋白质机器,祖德霍夫则揭示信号怎样引导囊泡释放被运输物。
中科院动物所研究员李培峰介绍,细胞在新陈代谢过程中需要将大量的物质进行分拣、包装并在正确的时间运送到正确的地点,胞内囊泡运输系统正是细胞生命活动的支柱。诺贝尔生理学或医学奖成果的突破性发现解释了神经细胞之间的信息传达、病毒感染细胞的方式,以及为什么胰岛素释入血液时会有变化。
囊泡运输的重要性不言而喻。李培峰说,囊泡运输障碍可导致多种疾病发生,如颅面疾病和家族性阿尔茨海默症等涉及细胞囊泡相关元件的基因突变。发育缺陷、免疫缺陷、神经退行性疾病、白化病、肿瘤、精神分裂症、糖尿病与高脂血症等都涉及到囊泡运输的异常。在他看来,细胞囊泡运输相关蛋白可能通过调节细胞内信号传导,从而在抑制肿瘤等疾病的发生和发展过程中发挥着重要作用。“虽然它们不是直接癌基因产物,却能够改变癌细胞的增殖、生存和侵袭能力。3位科学家对于囊泡机制的揭示为人们准确清楚地认识相关疾病的发病机理进而寻找治疗靶点提供了理论支持,使人类实现优化生命质量这一目标成为可能。”
“他们的工作并不是吸引大众眼球的热门研究,也谈不上近期国际上的研究热点,他们以科学的远见和洞察力,针对领域内重要的基本问题展开坚持不懈的研究,最终取得丰硕成果。”中科院生物物理所研究员孙坚原认为,这一点在当前对中国科学家具有特别的示范意义。
虽然推迟了一小时公布,2013年的诺贝尔物理学奖还是毫无悬念地授予了“上帝粒子”的追随者们——英国84岁的彼得·希格斯和比利时81岁的弗朗索瓦·恩格勒,以表彰他们对“上帝粒子”所做的预测。
“上帝粒子” 又称希格斯玻色子,科学界普遍认为恩格勒率先提出了希格斯玻色子的设想。而彼得·希格斯等6位科学家于1964年发表了相关理论,并以他的名字“希格斯”命名了这种粒子。
1964年,希格斯预言,希格斯玻色子是物质的质量之源,一直以来,世界上的一切“物质”都是在这个“上帝粒子”构成的“海洋”中游弋,受它的作用产生惯性,由此产生了质量。
希格斯玻色子真的存在吗?一直以来,全球的科学家们都想“抓”到它。霍金曾押过100美元赌注,赌“上帝粒子”无法找到。
南京大学物理学院教授陈申见介绍,“上帝粒子”肉眼看不见,转瞬即逝,捕捉难度非常大。为了寻找“上帝粒子”,必须把一个质子加速到接近光速,这是非常困难的事情。为了获得超凡的加速度,来自全球的5000多位科学家参与研发了一种强子对撞机,把它安装在位于法国和瑞士边境地下100米深、长27公里的环形隧道中,面积相当于450个鸟巢。这样的环境,使得对撞机能够把质子加速到99.99%的光速。
去年7月,欧洲核子研究中心宣布发现了疑似“上帝粒子”,并在今年3月得以证实。值得一提的是,在去年被发现之后,“上帝粒子”就被视作当年诺贝尔物理学奖的最大得奖热门,更被评论为“半个多世纪来最伟大物理学成就”,可惜最终与诺贝尔奖失之交臂。而今年的诺贝尔物理学奖公布时间历经3次推后,官网还曾将倒计时页面改为“还在会商”的公告,可见争议之大。
这是因为在1964年间,有6位物理学家在4个月期间出版了一系列关于这项理论的相关文章,每个人的研究都建立在其他人成果之上。甚至连希格斯本人也坦承,造就这项理论基础的关键文章,出自他人之手。更复杂的是还有数以千计的物理学家从事这项研究。而一项诺贝尔奖最多只能有3位得奖人,虽可包括机构,但不颁给已过世者。此次,希格斯和恩格勒终于众望所归成为诺奖得主,陈申见说,时机正好。
10月9日,瑞典皇家科学院宣布,将2013年诺贝尔化学奖授予美国科学家马丁·卡普拉斯、迈克尔·莱维特和阿里耶·瓦谢勒,以表彰他们“在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献”。
化学反应是一个微观过程,许多化学反应的发生可能只需要几微秒。因此,传统上用实验手段描述出反应过程的每一个步骤几乎不可能实现。而此次获奖的三位科学家使计算机成为了化学反应的新“试管”。
中国科学院大学化工学院教授汪志祥解释:“比如,生命体中的核糖从无规则的多肽链发展到稳定的蛋白质结构所耗时间在微秒级。如扫描这一过程,耗费的时间将是天文数字,这是传统研究的难点。”
“早在上世纪70年代,瓦谢勒从理论上提出,可以用计算机模拟、以量子力学和分子力学结合的方式描述化学过程。而在卡普拉斯之后,这一理论得到广泛应用。”北京师范大学化学学院教授方维海说,“三位科学家在理论方法和应用上的贡献能够帮助科学家从微观尺度上理解化学过程的本质。”
“量子力学的描述小而精,分子力学的描述大但精度不高。如果都用高精度的方法来描述化学过程,计算将难以进行,所以,多尺度组合的方法便成了最好的选择。”方维海说。 多尺度复杂化学系统模型的出现无疑翻开了化学史的“新篇章”。化学家们让计算机做“帮手”来揭示化学过程。例如,在模拟药物如何同身体内的目标蛋白耦合时,计算机会对目标蛋白中与药物相互作用的原子执行量子理论计算,而使用要求不那么高的经典物理学来模拟其余的大蛋白,从而精确掌握药物发生作用的全过程。
据《今日美国报》报道,目前,3位科学家的研究成果已经应用于废气净化及植物的光合作用的研究中,并可用于优化汽车催化剂、药物和太阳能电池的设计。
自1901年诺贝尔奖开始颁发以来,这项国际权威奖项已走过了100多年。据统计,从1901年到2012年的112年间,美国获得诺贝尔奖的有298人,为世界之冠。英国有84人、德国66人、法国33人获诺贝尔奖,分列第二到第四位。
目前,获得诺贝尔自然科学类奖项的华人有8位。去年,诺贝尔文学奖授予中国籍作家莫言,这是中国政府承认的首位中国本土诺贝尔奖得主。但在自然科学领域,中国科学家迄今仍未能突破。
那么,中国为何总是得不到诺贝尔奖青睐?
回顾历史,实际上中国可能曾多次与诺贝尔奖失之交臂,且中国科学家具有诺贝尔奖水平的研究甚至可追溯到建国前。最主要的科研成果有20年代的“康普顿——吴有训效应”、30年代赵忠尧的正负电子湮灭早期实验、40年代钱三强、何泽慧夫妇的铀核三分裂的发现以及1965年人工第一次合成了胰岛素结晶。
赵忠尧曾因为中微子的研究,完全可以获得诺贝尔物理学奖。可惜他当时在昆明的西南联大,交流极其不便。后来,诺贝尔奖委员会还为此表示过不安和遗憾。
1965年,中国理论物理学家首先提出“层子模型”(美国称为“夸克模型”)这一解决基本粒子困难的非常关键的理论,当时就得到了国际物理学家的肯定,但1966年“文化大革命”爆发。
从科技史的角度讲,新中国没有得到“诺奖”也有原因。中科院赵忠贤院士认为,从客观上讲,“文革”对我国的基础研究造成了严重破坏,需要很长时间的恢复和积累。从主观方面讲,我国原始创新型基础研究较少,在改革之初,对原始性创新科技强调得不够。
杨振宁曾说,诺贝尔奖是一个非常复杂的事情。中国大陆到现在还没人获诺贝尔自然科学类奖,原因非常简单:一是没有足够的经费。今天,科学研究的设备是非常贵的。中国现在渐渐追上,可是与先进国家最好的设备相比还差一截。二是学术要有传统,而中国科学的传统一时还发展不上来。举例来说,在20年代,索默菲没有拿到诺贝尔物理奖,但是索默菲实验室却有七个学生拿到该奖,这就是因为索默菲实验室的学术传统影响到了下一代。
从获奖的时间看,一项重要的科研成果要获得诺贝尔奖一般需要三四十年时间,甚至更长,因为科研成果需要重复检验。例如,高锟从1966年提出光纤通信理论到2009年获奖,至少经历了40年。而科技部部长万钢则在日前指出,我国还没有一个技术创新项目的研究能持续10年以上。
此外,也有人说儒家文化影响了科技创新,中庸之道不太允许标新立异,虽然大家都知道“真理往往掌握在少数人手中”,但做起来很困难。
在历次政治运动中,知识分子反复被念“紧箍咒”,政治权力曾经长期成为学术问题的最终裁判,这扭曲了科学标准、科学精神,学术问题常常成为政治问题,政治权力甚至决定了是非标准,少有人敢踏入与雷区无异的学术“禁区”。这一切在“反右”和“文化大革命”中表现最为突出。
中国人到底能否得到自然科学类诺贝尔奖?最有可能获奖的是哪个领域?
诺贝尔物理奖得主丁肇中说,中国在高能物理方面的成就与贡献是世界一流的,中国高能研究无论理论还是实验水平在世界上都是先进的。
今年4月,由清华大学薛其坤院士领衔,清华大学、中科院物理所和斯坦福大学研究人员联合组成的团队在量子反常霍尔效应研究中取得重大突破,他们从实验中首次观测到量子反常霍尔效应,这是我国科学家从实验中独立观测到的一个重要物理现象,也是物理学领域基础研究的一项重要科学发现。杨振宁表示:“这是从中国的实验室里,第一次做出并发表出诺贝尔奖级的物理学论文。”
在凝聚态物理中,量子霍尔效应占据着极其重要的地位。整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应的实验发现分别于1985年和1998年获得诺贝尔物理学奖。
新泽西州立大学教授赛翁希克认为这一成果获得诺贝尔奖的“机会很大”,但不是单独获得,很可能是与拓扑绝缘体领域的其他相关工作一起共同获得。美国利海大学教授黄正民同样认为中国科学家的成果“绝对有可能”获得诺贝尔奖。不过,他也提到诺贝尔奖更偏爱理论物理学家,“诺贝尔奖通常发给首先提出理论的人,不给实验证明者。当年吴建雄证明了杨振宁和李政道以前提出的理论从而促成杨、李获诺贝尔奖,但是吴建雄本人并没有得奖”。
此外,去年中国科学家领衔完成大亚湾中微子实验,发现中微子第三种振荡模式。这项世界级成果被美国《科学》杂志评为2012年十大科学突破。可能也存在获奖希望。(本刊综合)※
而伴随着一年一度“诺奖”盛宴的开席,“诺奖情结”又开始周期性地刺激着国人。在深度解读诺贝尔奖成果的同时,“下一个获诺贝尔奖的中国人会是谁?” “中国在什么领域最有可能得奖?” “自然科学领域何时才有零的突破?”诸如此类的问题再度被提出,引发人们的思考和热议。
来自耶鲁大学的美国科学家詹姆斯·罗思曼、加州大学伯克利分校的美国科学家兰迪·谢克曼,以及斯坦福大学的德国科学家托马斯·祖德霍夫共同获得生理学或医学奖。三位科学家的研究成果均与细胞囊泡相关。其中,谢克曼发现调节囊泡传输的基因,罗思曼解释了囊泡是如何与目标融合并传递的蛋白质机器,祖德霍夫则揭示信号怎样引导囊泡释放被运输物。
中科院动物所研究员李培峰介绍,细胞在新陈代谢过程中需要将大量的物质进行分拣、包装并在正确的时间运送到正确的地点,胞内囊泡运输系统正是细胞生命活动的支柱。诺贝尔生理学或医学奖成果的突破性发现解释了神经细胞之间的信息传达、病毒感染细胞的方式,以及为什么胰岛素释入血液时会有变化。
囊泡运输的重要性不言而喻。李培峰说,囊泡运输障碍可导致多种疾病发生,如颅面疾病和家族性阿尔茨海默症等涉及细胞囊泡相关元件的基因突变。发育缺陷、免疫缺陷、神经退行性疾病、白化病、肿瘤、精神分裂症、糖尿病与高脂血症等都涉及到囊泡运输的异常。在他看来,细胞囊泡运输相关蛋白可能通过调节细胞内信号传导,从而在抑制肿瘤等疾病的发生和发展过程中发挥着重要作用。“虽然它们不是直接癌基因产物,却能够改变癌细胞的增殖、生存和侵袭能力。3位科学家对于囊泡机制的揭示为人们准确清楚地认识相关疾病的发病机理进而寻找治疗靶点提供了理论支持,使人类实现优化生命质量这一目标成为可能。”
“他们的工作并不是吸引大众眼球的热门研究,也谈不上近期国际上的研究热点,他们以科学的远见和洞察力,针对领域内重要的基本问题展开坚持不懈的研究,最终取得丰硕成果。”中科院生物物理所研究员孙坚原认为,这一点在当前对中国科学家具有特别的示范意义。
虽然推迟了一小时公布,2013年的诺贝尔物理学奖还是毫无悬念地授予了“上帝粒子”的追随者们——英国84岁的彼得·希格斯和比利时81岁的弗朗索瓦·恩格勒,以表彰他们对“上帝粒子”所做的预测。
“上帝粒子” 又称希格斯玻色子,科学界普遍认为恩格勒率先提出了希格斯玻色子的设想。而彼得·希格斯等6位科学家于1964年发表了相关理论,并以他的名字“希格斯”命名了这种粒子。
1964年,希格斯预言,希格斯玻色子是物质的质量之源,一直以来,世界上的一切“物质”都是在这个“上帝粒子”构成的“海洋”中游弋,受它的作用产生惯性,由此产生了质量。
希格斯玻色子真的存在吗?一直以来,全球的科学家们都想“抓”到它。霍金曾押过100美元赌注,赌“上帝粒子”无法找到。
南京大学物理学院教授陈申见介绍,“上帝粒子”肉眼看不见,转瞬即逝,捕捉难度非常大。为了寻找“上帝粒子”,必须把一个质子加速到接近光速,这是非常困难的事情。为了获得超凡的加速度,来自全球的5000多位科学家参与研发了一种强子对撞机,把它安装在位于法国和瑞士边境地下100米深、长27公里的环形隧道中,面积相当于450个鸟巢。这样的环境,使得对撞机能够把质子加速到99.99%的光速。
去年7月,欧洲核子研究中心宣布发现了疑似“上帝粒子”,并在今年3月得以证实。值得一提的是,在去年被发现之后,“上帝粒子”就被视作当年诺贝尔物理学奖的最大得奖热门,更被评论为“半个多世纪来最伟大物理学成就”,可惜最终与诺贝尔奖失之交臂。而今年的诺贝尔物理学奖公布时间历经3次推后,官网还曾将倒计时页面改为“还在会商”的公告,可见争议之大。
这是因为在1964年间,有6位物理学家在4个月期间出版了一系列关于这项理论的相关文章,每个人的研究都建立在其他人成果之上。甚至连希格斯本人也坦承,造就这项理论基础的关键文章,出自他人之手。更复杂的是还有数以千计的物理学家从事这项研究。而一项诺贝尔奖最多只能有3位得奖人,虽可包括机构,但不颁给已过世者。此次,希格斯和恩格勒终于众望所归成为诺奖得主,陈申见说,时机正好。
10月9日,瑞典皇家科学院宣布,将2013年诺贝尔化学奖授予美国科学家马丁·卡普拉斯、迈克尔·莱维特和阿里耶·瓦谢勒,以表彰他们“在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献”。
化学反应是一个微观过程,许多化学反应的发生可能只需要几微秒。因此,传统上用实验手段描述出反应过程的每一个步骤几乎不可能实现。而此次获奖的三位科学家使计算机成为了化学反应的新“试管”。
中国科学院大学化工学院教授汪志祥解释:“比如,生命体中的核糖从无规则的多肽链发展到稳定的蛋白质结构所耗时间在微秒级。如扫描这一过程,耗费的时间将是天文数字,这是传统研究的难点。”
“早在上世纪70年代,瓦谢勒从理论上提出,可以用计算机模拟、以量子力学和分子力学结合的方式描述化学过程。而在卡普拉斯之后,这一理论得到广泛应用。”北京师范大学化学学院教授方维海说,“三位科学家在理论方法和应用上的贡献能够帮助科学家从微观尺度上理解化学过程的本质。”
“量子力学的描述小而精,分子力学的描述大但精度不高。如果都用高精度的方法来描述化学过程,计算将难以进行,所以,多尺度组合的方法便成了最好的选择。”方维海说。 多尺度复杂化学系统模型的出现无疑翻开了化学史的“新篇章”。化学家们让计算机做“帮手”来揭示化学过程。例如,在模拟药物如何同身体内的目标蛋白耦合时,计算机会对目标蛋白中与药物相互作用的原子执行量子理论计算,而使用要求不那么高的经典物理学来模拟其余的大蛋白,从而精确掌握药物发生作用的全过程。
据《今日美国报》报道,目前,3位科学家的研究成果已经应用于废气净化及植物的光合作用的研究中,并可用于优化汽车催化剂、药物和太阳能电池的设计。
自1901年诺贝尔奖开始颁发以来,这项国际权威奖项已走过了100多年。据统计,从1901年到2012年的112年间,美国获得诺贝尔奖的有298人,为世界之冠。英国有84人、德国66人、法国33人获诺贝尔奖,分列第二到第四位。
目前,获得诺贝尔自然科学类奖项的华人有8位。去年,诺贝尔文学奖授予中国籍作家莫言,这是中国政府承认的首位中国本土诺贝尔奖得主。但在自然科学领域,中国科学家迄今仍未能突破。
那么,中国为何总是得不到诺贝尔奖青睐?
回顾历史,实际上中国可能曾多次与诺贝尔奖失之交臂,且中国科学家具有诺贝尔奖水平的研究甚至可追溯到建国前。最主要的科研成果有20年代的“康普顿——吴有训效应”、30年代赵忠尧的正负电子湮灭早期实验、40年代钱三强、何泽慧夫妇的铀核三分裂的发现以及1965年人工第一次合成了胰岛素结晶。
赵忠尧曾因为中微子的研究,完全可以获得诺贝尔物理学奖。可惜他当时在昆明的西南联大,交流极其不便。后来,诺贝尔奖委员会还为此表示过不安和遗憾。
1965年,中国理论物理学家首先提出“层子模型”(美国称为“夸克模型”)这一解决基本粒子困难的非常关键的理论,当时就得到了国际物理学家的肯定,但1966年“文化大革命”爆发。
从科技史的角度讲,新中国没有得到“诺奖”也有原因。中科院赵忠贤院士认为,从客观上讲,“文革”对我国的基础研究造成了严重破坏,需要很长时间的恢复和积累。从主观方面讲,我国原始创新型基础研究较少,在改革之初,对原始性创新科技强调得不够。
杨振宁曾说,诺贝尔奖是一个非常复杂的事情。中国大陆到现在还没人获诺贝尔自然科学类奖,原因非常简单:一是没有足够的经费。今天,科学研究的设备是非常贵的。中国现在渐渐追上,可是与先进国家最好的设备相比还差一截。二是学术要有传统,而中国科学的传统一时还发展不上来。举例来说,在20年代,索默菲没有拿到诺贝尔物理奖,但是索默菲实验室却有七个学生拿到该奖,这就是因为索默菲实验室的学术传统影响到了下一代。
从获奖的时间看,一项重要的科研成果要获得诺贝尔奖一般需要三四十年时间,甚至更长,因为科研成果需要重复检验。例如,高锟从1966年提出光纤通信理论到2009年获奖,至少经历了40年。而科技部部长万钢则在日前指出,我国还没有一个技术创新项目的研究能持续10年以上。
此外,也有人说儒家文化影响了科技创新,中庸之道不太允许标新立异,虽然大家都知道“真理往往掌握在少数人手中”,但做起来很困难。
在历次政治运动中,知识分子反复被念“紧箍咒”,政治权力曾经长期成为学术问题的最终裁判,这扭曲了科学标准、科学精神,学术问题常常成为政治问题,政治权力甚至决定了是非标准,少有人敢踏入与雷区无异的学术“禁区”。这一切在“反右”和“文化大革命”中表现最为突出。
中国人到底能否得到自然科学类诺贝尔奖?最有可能获奖的是哪个领域?
诺贝尔物理奖得主丁肇中说,中国在高能物理方面的成就与贡献是世界一流的,中国高能研究无论理论还是实验水平在世界上都是先进的。
今年4月,由清华大学薛其坤院士领衔,清华大学、中科院物理所和斯坦福大学研究人员联合组成的团队在量子反常霍尔效应研究中取得重大突破,他们从实验中首次观测到量子反常霍尔效应,这是我国科学家从实验中独立观测到的一个重要物理现象,也是物理学领域基础研究的一项重要科学发现。杨振宁表示:“这是从中国的实验室里,第一次做出并发表出诺贝尔奖级的物理学论文。”
在凝聚态物理中,量子霍尔效应占据着极其重要的地位。整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应的实验发现分别于1985年和1998年获得诺贝尔物理学奖。
新泽西州立大学教授赛翁希克认为这一成果获得诺贝尔奖的“机会很大”,但不是单独获得,很可能是与拓扑绝缘体领域的其他相关工作一起共同获得。美国利海大学教授黄正民同样认为中国科学家的成果“绝对有可能”获得诺贝尔奖。不过,他也提到诺贝尔奖更偏爱理论物理学家,“诺贝尔奖通常发给首先提出理论的人,不给实验证明者。当年吴建雄证明了杨振宁和李政道以前提出的理论从而促成杨、李获诺贝尔奖,但是吴建雄本人并没有得奖”。
此外,去年中国科学家领衔完成大亚湾中微子实验,发现中微子第三种振荡模式。这项世界级成果被美国《科学》杂志评为2012年十大科学突破。可能也存在获奖希望。(本刊综合)※