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zt综述:今年诺贝尔三大科学奖
送交者: 8388 2002年10月14日21:29:51 于 [教育学术] 发送悄悄话

】最近这个星期,今年诺贝尔三大科学奖的得主揭晓。其中有4个美国人,两个日本人,两个英国人和一个瑞士人。美国科学家这次得到了物理学奖的四分之三,化学奖的四分之一和医学奖的的三分之一。美国之音13日报导了关于得奖的科研成果和意义。
*物理学奖: 确认中微子存在

首先说说物理学奖。瑞典皇家科学院把今年诺贝尔物理学奖的一半授予87岁的美国科学家雷蒙德戴维斯和76岁的日本科学家小柴昌俊,另一半授予71岁的美国科学家里卡多贾科尼,以表彰他们在天体物理学领域做出的开拓性贡献。让我们由远及近,说说他们科研成果的意义。

地球上的能源有很多来自太阳能。那么,太阳能从何而来呢?有一种理论是,它来自太阳的核聚变反应,氢元素转化成氦元素,产生了大量能量。怎么证明这种理论呢?要寻找宇宙中的一种粒子,叫中微子,因为在氢元素转化成氦元素的时候会形成中微子。

*戴维斯发现

要捕捉中微子可不容易,这是因为它“来无影,去无踪”。美国布鲁克海文国家实验室里捕捉中微子的专家海恩告诉美国之音,中微子没有物理学上所说的质量,也很少和其他原子发生反应。海恩说:“克服障碍的一个办法是,把目标变大,让很多很多原子来参加反应。”

从五十年代开始,戴维斯领导研制了一个捕捉器。它的主体是一个注满615吨的液体氯的大桶,埋藏在美国的一个矿井中,以便避免其他宇宙射线的干扰。有些氯原子在和中微子发生反应后变成了氩这种元素的原子。在30年的探测中,戴维斯一共搜集了2000个氩原子,这就是说,他找到了来自太阳的2000个中微子。中微子专家海恩说:“戴维斯发现了这些中微子。这很有意义。它证明了维持地球上生命的太阳能来自核反应。”

*小柴意外收获

东京大学名誉教授小柴昌俊领导的研究人员利用一个探测器,进一步证明了戴维斯的发现。这个探测器是个巨大的水池,设置在矿井里。水池里装的是水。中微子有可能与水中的氢和氧的原子核发生反应,产生电子,这些电子可以引起微弱的闪光。如果用放大镜看到这种微弱的闪光,就能证实中微子的存在。而且小柴昌俊的实验有敏感的方向性,可以证明这些中微子来自太阳。此外,1987年,他还捕捉到一个遥远的超新星爆发后释放的中微子。小柴昌俊在接受美国之音中文部采访时谦虚的表示,他的成就是偶然和运气的组合。

小柴昌俊说:“我的研究重点并不是探测中微子,在申请研究经费的材料中,我只是在最后提到它,说是如果超新星爆发,就有可能观测到中微子。但这只是预测,谁也没有想到居然变为现实。我观测到中微子的时候,只是为眼前出现的从来没有人观测到的现象而高兴,根本没有想到这会给自己带来今天。”

瑞典皇家科学院说,戴维斯和小柴昌俊的主要贡献在于发现了中微子。戴维斯用全新的探测器捕捉到来自太阳的2000个中微子,从而证明:是核聚变提供了太阳能。他们证实了科学界早就认同的中微子存在的理论,导致中微子天文学的诞生,人类可以应用这一成就研究远离地球的天体。

*贾科尼发现X射线

戴维斯和小柴昌俊的研究需要“入地”,把探测器置于地下。而今年诺贝尔物理学奖的第三位得奖人的研究呢,则需要上天,把探测器发射到太空中。他是华盛顿的科学家贾科尼,是一个为美国国家科学基金会工作的非营利公司的总裁。他发现了天体发出的X射线,领导研制了X射线天文望远镜。由于宇宙中的射线在到达地球时被大气层吸收了,所以在地面上很难发现,必须向太空发射探测器才能观察。

贾科尼在世界上第一次发现了太阳系外的X射线源,第一次证实宇宙存在著X射线背景辐射。七十年代末期,一个名叫爱因斯坦的人造卫星上装备了X射线天文望远镜,帮助发现了宇宙中数以百万计的X射线的来源。以贾科尼为先锋的X射线天文学,为宇宙间黑洞的存在提供了坚实的证据。黑洞是质量巨大的小星体,能把周围的一切,包括光线,吸引进去。

瑞典皇家科学院说,今年的诺贝尔物理学奖获奖者利用宇宙中最小的成份来帮助我们理解那些最大的物体,包括地球、星体、星系和超新星。

*诺贝尔化学奖:确认大分子结构

今年的化学奖得主是美国人约翰芬恩、日本人田中耕一和瑞士人库尔特维特里希,以表彰他们在生物大分子研究领域的贡献。得奖的喜讯突然传来,使芬恩大吃一惊。他说:“就象遭到雷击一样。本来,得奖的可能性微乎其微,你想不到你有什么机会。我现在仍然在吃惊。”

芬恩和田中耕一发明了对生物大分子的质谱分析法。他们找到了办法,来确认和分析生物大分子结构,例如蛋白质。而在过去,人们只能确认小的蛋白质分子。英国曼彻斯特大学的专家加思科尔说,这个工作很重要,因为多数蛋白质的分子是大的。加思科尔说:“要想分析完整的、功能正常的蛋白质分子,就需要掌握大分子的分析技术。否则的话,就得通过人工把这些分子降级才能研究。如果把分子降级,就失去了结构性的信息,失去了把结构和功能联系起来的能力。”

对生物大分子的质谱分析法尽管很有用,但是它只能显示这个蛋白质是什么以及有多少蛋白质,要想了解蛋白质的三维结构和动态,就需要另一种化学分析技术,也就是核磁共振。维特里希发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法。瑞典皇家科学院说,这3位科学家的工作帮助揭示了细胞内蛋白质的功能,加强了人们对生命程序的理解,能导致在研制新药品方面的革命性变化。

*生理医学奖:描绘细胞繁殖和死亡

今年诺贝尔生理学或医学奖授予了英国人悉尼布雷内、美国人罗伯特霍维茨和英国人约翰苏尔斯顿。他们研究的是基因是怎样控制器官发育和“程序性细胞死亡”的。他们使用线虫作为研究对象,来确认基因是怎样使受精卵的细胞演变成各种器官的,而大自然又是怎样让细胞“程序性死亡”的。

曾经和霍维茨共事过的洛克菲勒大学的科学家沙哈恩说:“值得注意是,线虫的这个程序,这个程序的分子性细节,和其他多细胞生物的相应的程序,包括人类相应的程序,基本上是一样的。”

霍维茨发现了控制这个程序的关键的基因。沙哈恩说:“这一工作确定了这样一个事实。那就是,生物的基因里有个遗传学的程序编码,告诉细胞在受到不同的刺激之后自杀。”沙哈恩还指出,细胞在一个器官里不断增生的癌症,就是“程序性细胞死亡”功能失常的一个表现。

瑞典的诺贝尔奖委员会表示,描绘出细胞的繁殖和死亡的基因基础,使人们有可能确认人体内具有类似功能的基因。理解这一过程对于医学研究很重要,这一工作有助于揭示许多疾病的起源和发展

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