史無前例!北京時間3月10日凌晨三點出版的國際頂級學術期刊《科學》,以封面的形式同時刊發(fā)了中國科學家的4篇研究長文!
中國科學家代表,自左至右依次為:李炳志、戴俊彪、楊煥明、元英進、沈玥。
由天津大學、清華大學和華大基因分別完成的這4篇長文,介紹了生物合成研究的最新突破:完成了4條真核生物釀酒酵母染色體的從頭設計與化學合成——要知道,釀酒酵母總共有16條染色體,此前國際同行奮斗多年才發(fā)現了1條。
在合成染色體的過程中,他們還突破了生物合成方面的多項關鍵核心技術,比如:突破合成型基因組導致細胞失活的難題,設計構建染色體成環(huán)疾病模型,開發(fā)長染色體分級組裝策略,證明人工設計合成的基因組具有可增加、可刪減的靈活性,等等。這些技術將幫助在全世界的生命科學研究和相關實際應用中大顯身手,其價值不可估量。
國內外同行指出,這是繼合成原核生物染色體之后的又一里程碑式突破,有望開啟人類“設計生命、再造生命和重塑生命”的新紀元。
人工合成酵母染色體,意義何在?
曾參與人類基因組測序計劃的華大基因理事長楊煥明院士介紹說,合成生物學(synthetic biology)是繼“dna雙螺旋發(fā)現”和“人類基因組測序計劃”之后,以基因組設計合成為標志的第三次生物技術革命。他指出,生物學界內最重要的分類依據,既不是植物和動物,也不是多細胞和單細胞生物,而是以原核生物和真核生物來區(qū)分。“細菌、病毒等原核生物的基因組相對簡單,而動物、植物、真菌等等真核生物的基因(dna)既豐富又復雜,通常會包含數億至甚至數十億堿基對信息。同時,作為遺傳物質的dna通常被分配到不同的染色體中,而這些染色體又深藏在細胞核的特定區(qū)域。所以,合成一個真核生物的基因組是一項非常艱巨的任務。但是,如果生物學真正做到引領技術革命,合成真核生物基因組技術必將發(fā)揮非常核心的作用?!?/p>
為完成設計和化學再造完整的釀酒酵母基因組,國際科學界發(fā)起了釀酒酵母基因組合成計劃(sc2.0計劃),這是合成基因組學(synthetic genomics)研究的標志性國際合作項目。該項目由美國科學院院士杰夫&伯克發(fā)起,有美國、中國、英國、法國、澳大利亞、新加坡等多國研究機構參與并分工協(xié)作,試圖重新設計并合成釀酒酵母的全部16條染色體(長約12mb,1mb是百萬堿基對)。
天津大學化工學院教授元英進是最早參與該計劃的中國科學家,此次在《科學》期刊上以通訊作者身份發(fā)表了2篇論文。他告訴記者,如同科學實驗中經常使用的果蠅、斑馬魚,釀酒酵母是生物學研究中的“模式真核單細胞生物”?!叭绻f病毒基因組的合成開啟了基因組化學合成研究,那么原核生物和真核生物基因組合成研究的不斷突破,則初步實現了化學全合成基因組對單細胞原核生物和真核生物的生命調控?!搬劸平湍甘堑谝粋€被全基因組測序的真核生物,大尺度的設計和重建酵母基因組是對目前酵母領域知識貯備的真實性、完整性和準確性的一個直接考驗?;瘜W合成酵母,一方面可以幫助人類更深刻地理解一些基礎生物學的問題,另一方面可以通過基因組重排系統(tǒng),使酵母實現快速進化,得到在醫(yī)藥、能源、環(huán)境、農業(yè)、工業(yè)等領域有重要應用潛力的菌株?!?/p>
我國科學家在合成酵母中發(fā)現了什么?
2014年,sc2.0已創(chuàng)建了一個單一的人工酵母染色體。此次國際合作,中外科學家們共完成了5條染色體的化學合成,其中中國科學家完成了4條,占完成數量的66.7%,把sc2.0計劃向前推進了一大步。
其中,元英進帶領的天津大學團隊完成了5號、10號(synv、synx)染色體的化學合成,并開發(fā)了高效的染色體缺陷靶點定位技術和染色體點突變修復技術;戴俊彪研究員帶領清華大學團隊完成了當前已合成染色體中最長的12號染色體(synxii)的全合成;深圳華大基因研究院團隊聯合英國愛丁堡大學團隊完成了2號染色體(synii)的合成及深度基因型-表型關聯分析。
“人工合成基因組的尺度和復雜度的不斷提升,向科學界對生物體運作方式以及生命本質的認知提出了越來越大的挑戰(zhàn)。在基因組尺度的dna合成中面臨的一個巨大挑戰(zhàn),是定位人工基因組中影響細胞長勢的序列,即缺陷(bug)。常規(guī)的排除缺陷(debugging)的方法有三種,都有費時耗力、效率不高的缺點?!痹⑦M團隊成員、“10號染色體”文章第一作者、天津大學博士生吳毅介紹說:在合成長達770kb(kb:千堿基對)的釀酒酵母10號染色體的過程中,我們創(chuàng)建了基因組缺陷靶點快速定位與精確修復方法,解決了全化學合成基因組導致細胞失活的難題。我們所得到的全合成酵母染色體具備完整的生命活性,能夠成功調控酵母的生長,并具備各種環(huán)境響應能力。此方法在化學合成基因組研究中具有普適性,并且作為一種新穎的表型和基因組關聯性分析的策略,有望顯著提升我們對基因組結構和功能的認知?!?/p>
“5號染色體”文章第一作者、天津大學博士生謝澤雄說,在全面推進sc2.0計劃的過程中,我們建立了基于多靶點片段共轉化的基因組精確修復技術和dna大片段重復修復技術,解決了超長人工dna片段的精準合成難題。同時,我們首次實現了真核人工基因組化學合成序列與設計序列的完全匹配,系統(tǒng)性支撐與評價了當前真核生物的設計原則。該技術的突破為研究人工設計基因組的重新設計、功能驗證與技術改進奠定了基礎。利用化學合成的酵母5號染色體定制化建立了一組環(huán)形染色體模型,通過人工基因組中設計的特異性水印標簽實現對細胞分裂過程中染色體變化的追蹤和分析,為研究當前無法治療的環(huán)形染色體疾病、癌癥和衰老等發(fā)生機理和潛在治療手段提供了了研究模型。此外,我們發(fā)展了多級模塊化和標準化基因組合成方法,創(chuàng)建了一步法大片段組裝技術和并行式染色體合成策略,實現了由小分子核苷酸到活體真核染色體的定制精準合成?!?/p>
清華大學的戴俊彪團隊,則設計合成了12號染色體。在研究中,他們開發(fā)了長染色體分級組裝的策略,即:首先通過大片段合成序列,在6個菌株中分別完成了對染色體不同區(qū)域內源dna的逐步替換;然后利用酵母減數分裂過程中同源重組的特性,將多個菌株中的合成序列進行合并,獲得完整的合成型染色體。針對12號染色體上存在的高度重復的核糖體rna編碼基因簇進行刪除及工程化改造,并利用修改后的重復單元在基因組多個位點重建了核糖體rna編碼基因簇?!霸摴ぷ鞯於宋磥韺ζ渌?、結構超復雜的基因組進行設計與編寫的基礎,同時也證明了酵母基因組中rdna(核糖體dna)區(qū)域及其他序列均具有驚人的靈活度與可塑性。”戴俊彪表示。
深圳華大基因研究院與英國愛丁堡大學共同完成2號染色體的從頭設計與全合成(長770 kb),合成酵母菌株展現出與野生型高度相似的生命活性。該論文的第一作者、深圳國家基因庫合成與編輯平臺負責人沈玥介紹說,科研人員使用“貫穿組學(trans-omics)”方法,從表型、基因組、轉錄組、蛋白質組和代謝組五個層次系統(tǒng)地進行基因型-表現型的深度關聯分析,證明了人工設計合成的釀酒酵母基因組可增加、可刪減的高度靈活性。”
令人欣喜的是,華大基因與愛丁堡大學合成的酵母菌株,不僅與野生型有高度相似的生命活性,而且對環(huán)境的適應性大大加強,其進化速度呈幾何級提高。
人工合成4條酵母染色體,價值幾何?
“2000年公布的人類基因組測序,中國只承擔了百分之一的工作,這次我們完成了釀酒酵母染色體合成的四分之一,可以說是中國在合成生物學領域取得的突破性成果,進一步奠定了我國在這一領域的國際地位?!睏顭髡f,“兩相比較,不難看出我們在生命科學研究領域的巨大進步。在釀酒酵母設計與合成研究中,我們已由跟跑轉為并跑,今后領跑也不是不可能?!?/p>
中國科學家與諾貝爾科學獎
中國人所曾有的一切—對自然界的興趣、受控實驗、對經驗的歸納、日月食預測及歷法推算,都不是充足的。顯然,只有商業(yè)文化才能做到農耕官僚文明做不到的事—使數學和自然知識這些以前分開的學科達到融合的程度。 ——李約瑟《李約瑟文集》
諾貝爾科學獎是諾貝爾物理學獎、化學獎和生理或醫(yī)學獎的總稱。和平年代,人類在體力與智力兩個方面進行的大角逐中,最引人關注的莫過于奧運會金牌的爭奪戰(zhàn)和諾貝爾科學獎的頒發(fā)。1984年,當奧運會進行到第79個年頭,也就是新中國成立后的第35年,中國在洛杉磯奧運會上實現了金牌零的突破?,F在,諾貝爾獎已經走過了100年歷程,新中國科學界已奮斗了50年,可是中國仍與諾貝爾科學獎無緣。
沒有人認為,唯有獲得諾貝爾獎才是科學家追求的最終目標和從事科學研究目的,才是國家科學追求的最高目標。但獲得諾貝爾獎是一種標志,是一個國家鼓勵原始創(chuàng)新、在科學發(fā)現中處于領先地位的標志。因為諾貝爾獎所獎勵的原始性創(chuàng)新科技,對人類整個文明、社會進步都起了重大作用。例如,這些得獎科學家在信息技術、量子力學、半導體等方面的原始性創(chuàng)新發(fā)現,把我們的社會帶入了信息社會。
按公布的國籍統(tǒng)計,諾貝爾獎獲得者已分布到近50個國家。一個擁有12億人口的大國卻不能占有一席之地,我們該作何感想。
表1~3列出了獲得諾貝爾前10名的國家[1 class=f9pt>。獲獎前10名的國家或者是科技、經濟發(fā)達的國家如美國、英國和德國,或者是具有創(chuàng)新文化傳統(tǒng)的國家如丹麥。
表1、1901~2000年獲得諾貝爾物理學獎人數前10位的國家排序
位次 1 2 3 4 5 7 9
國家(人數) 美國(72) 德國(21) 英國(19) 法國(10) 原蘇聯(8)、荷蘭(8) 瑞典(4)、瑞士(4) 丹麥(3)、日本(3)、奧地利(3)
表2、1901~2000年獲得諾貝爾化學學獎人數前10位的國家排序
位次 1 2 3 4 5 6 7 9
國家(人數) 美國(46) 德國(26) 英國(24) 法國(7) 瑞士(5) 瑞典(4) 荷蘭(3)、加拿大(3) 日本(2)、意大利(2)
表3、1901~2000年獲得諾貝爾生理醫(yī)學獎人數前10位的國家排序
位次 1 2 3 4 6 8
國家(人數) 美國(82) 英國(22) 德國(17) 法國(7)、瑞典(7) 瑞士(6)、丹麥(6) 荷蘭(3)、澳大利亞(3)、比利時(3)、奧地利(3)
1、華人科學家六次折桂
中國未能獲獎,但海外華人科學家卻梅開六度獲此殊榮。
楊振寧,1949年與費米教授一起提出基本粒子的結構模型即費米—楊模型,1954年與李政道合作提出了宇稱不守恒定律,1957年與李政道同獲諾貝爾物理學獎。
李政道,1956年與楊振寧合作提出了宇稱不守恒定律。1957年與楊振寧攜手走上諾貝爾獎臺,當時年僅31歲,成為諾貝爾獎歷史上次年輕的4位得主之一。
丁肇中,1974年8月發(fā)現一個新粒子即“J粒子”。1976年與斯坦福大學的里克特(B.Richet,1931-)教授分享諾貝爾物理學獎。
李遠哲,1986年因在化學動態(tài)學的交叉分子束法研究的成就與哈佛大學赫希巴奇(D.R.Herschbach,1932)、加拿大多倫多大學波利亞尼(J.C.Polanyi,1929-)教授同獲諾貝爾化學獎。
朱棣文,1997年與美國標準與技術研究所的菲利普斯(W.D.Fillips,1948-)和法國學者科昂·塔努吉(C.Cohen-Tannoudj,1933-)共同獲得諾貝爾物理學獎,他們因開發(fā)了超低溫冷凍氣體方法而獲獎。
1998年,崔琦因發(fā)現分數量子霍爾現象榮獲諾貝爾物理學獎。
2、美籍華人科學家?guī)锥缺贿z漏
盡管諾貝爾科學獎被認為是最公正和公平的,但仍不時傳出爭議。諾貝爾科學獎的爭議熱點多在一些已獲獎成果的被遺漏者上,因為本世紀偉大的科學家基本上都榜上有名。在華人角逐諾貝爾獎的比賽中,除上面6位華人獲獎者外,還有3位美籍華人被公認是遺憾的“被疏漏者”。
美籍華裔科學家李政道、楊振寧首先對物理學的經典理論——宇稱守衡定律提出了質疑,并從理論上推導出了推翻這一定律的相反定律——宇稱不守衡,認為至少在基本粒子弱相互作用的領域內是不守衡的。但理論總是灰色的,至多不過是一種假說,還得由事實來說話。用實驗來證明這一理論的是旅美華人女物理學家吳健雄,這一成果轟動了全球。但是在1957年的諾貝爾獲獎者中卻只有李政道、楊振寧,沒有吳健雄。
1987年,物理學獎授予“在發(fā)現陶瓷材料的超導性方面的重大突破”的兩位合作者——德國的喬治·貝諾茲和瑞士的亞歷山大·繆勒,而美籍華人朱經武卻被評獎機構因科學以外的原因忽視了。貝諾茲和繆勒是超導現象的最初突破者,于1986年初發(fā)現了絕對溫度30K的超導陶瓷材料,使傳統(tǒng)的超導理論受到嚴重沖擊;1986年底朱經武領導的研究小組卻合成了絕對溫度90K以上的超導陶瓷材料,則給了傳統(tǒng)理論致命一擊。許多人都認為朱經武至少應成為第三得主,但公布名單時朱經武卻名落孫山??赡艿脑蚴?,在朱經武發(fā)表消息的前后,另有一中國小組和一日本小組公布了類似的結果,評獎機構為避免國家榮譽糾紛,只好忍痛割愛,朱經武遂成為不幸的被遺漏者。
1993年10月,美英兩生物化學家羅伯茲(R.J.Roberts,1943-)和夏普(P.A.Sharp,1944-)由于發(fā)現分離基因的卓越貢獻獲諾貝爾醫(yī)學獎。10月底,美籍生物化學家周芷夫婦致信瑞典皇家科學院,說明分離基因是自己首先發(fā)現的,引發(fā)一場“分離基因發(fā)現權”的爭議。因為當年在紐約冷泉港實驗室,周芷夫婦主持電子顯微鏡分析小組,羅伯茲主持核糖酸的剪接實驗。羅伯茲的獲獎論文刊登在《細胞》雜志上,論文作者中周芷的工作無人能取代,但結果卻未能改變,周芷被諾貝爾評獎機構擋在了領獎臺之外。
3、中國科學家痛失的幾次獲獎機會
中國科學家具有諾貝爾獎水平的研究甚至可追溯到建國前。
1923年美國科學家康普頓提出X射線量子散射理論,1924年與中國科學家吳有訓合寫論文。1926年吳有訓發(fā)表《在康普效應中變線與不變線的強度比率》等論文,進一步證明了康普頓效應??灯疹D因此獲取1927年諾貝爾物理學獎,而物理學史上的“康-吳效應”的吳有訓卻與諾貝爾獎無緣。
1930年,美國科學家狄拉克根據量子力學的研究結果預言了反物質的存在。同年,趙忠堯(后為新中國高能物理所奠基人之一)發(fā)表《硬γ射線在物質中的吸收系數》和《硬γ射線的散射》等論文,發(fā)現了γ射線通過量子物質時的“反常吸收”,即正負電子對湮滅現象。他當時的研究居于國際領先地位。由于種種原因,趙忠堯在這一領域的研究中斷了,而繼續(xù)研究的日本學者后來獲得了諾貝爾獎。
1946至1947年,錢三強與何澤慧夫婦合作發(fā)現鈾核裂變的三分裂現象。在約里奧.居里夫婦的指導下,錢三強寫出長篇論文,在實驗和理論兩個方面,有理有據地對原子核三分裂現象作了全面詳細的介紹。但他的發(fā)現直到60年代才被大量重復實驗進一步證實。
1941年王淦昌設想出用觀察原子K俘獲過程中的核反沖方法來驗證中微子存在的實驗方案并寫成論文,投寄到美國的《物理學評論》雜志,于1942年1月發(fā)表。同年美國科學家艾倫根據王淦昌的設想,在實驗室里證實了中微子的存在。后來美國科學家萊因斯(F.Reins,1918-)在王淦昌設想的啟發(fā)下,用核反應堆做實驗比較精確地測定出中微子物質的存在,并因此與別人分享了1995年的諾貝爾物理獎,而實驗的最初設計者王淦昌卻被遺忘。1960年王淦昌在前蘇聯杜布拉國家原子能研究所工作的時候,發(fā)現了一個新的帶負電超子 “反西格馬負超子”。當時這是世界上第一個在實驗室發(fā)現的帶負電的超子,這一發(fā)現至今仍被列為杜布拉國家原子能研究所建所以來最重要的發(fā)現之一。可惜隨著中蘇兩國關系的惡化,王淦昌再次失去了一次沖擊諾貝爾獎的機會。
新中國至少有一次能獲諾貝爾醫(yī)學獎,也是中國科學家最有希望的一次,那是因為1965年中國在世界上首次人工合成牛胰島素。
1965年9月17日,經過7年的刻苦拼搏和協(xié)作攻關,完成了結晶牛胰島素的人工合成。其結構、生物活力、理化性質、結晶形狀等都和天然的牛胰島素完全一樣,成為世界上第一個人工合成的蛋白質。首次人工合成有生命活力的結晶蛋白質,使人類在認識生命的奧秘的道路上又邁進了一步。
自然,世界不會忽略中國科學家的貢獻,70年代起開始有人提名為牛胰島素研制者得諾貝爾醫(yī)學獎。因為胰島素的合成涉及的單位和人較多,國內為上報名單爭論得相當厲害。最后,達成了一個令人啼笑皆非的一致意見:“要上一塊上,要不都別上”。結果報給諾貝爾主次機構的名單達14人之多(轉載者注:這種說法有異議,據親歷此事的人士撰文說明:我國最終申報擬請獎人僅為鈕經義研究員一人,但很可惜未能獲獎)。諾貝爾的評獎原則是只獎給作出主要貢獻的兩三個人,最多不超過3人??墒钱敃r中國講集體主義,不能突出個人,諾貝爾評獎機構又無法確定誰是真正的主持研制人,雖到80年代初還有人為中國提名,因為中國的科研制度問題,也因為諾貝爾獎評選規(guī)則,但我們最終痛失了機會。
機會失去了,就沒有再來。
4、可惜不能給針灸發(fā)獎
中國人在美國能獲獎在大陸本土的科學家卻與諾貝爾獎無緣,頗有點“橘生淮南則為枳”的感覺,值得我們深思。
一些中國人有酸葡萄心理:開始認為諾貝爾獎是資產階級的東西,我們不稀罕;后來想得卻又得不到,便抱怨人家有偏見。
無可否認的是,任何一個獎項的評選都會有瑕疵,如在長長的獲獎者名單中,沒有化學元素周期律的發(fā)現者門捷列夫、化學熱力學創(chuàng)立者之一的吉布斯、開爾文溫標創(chuàng)立者威廉湯姆生、口服避孕藥發(fā)明者杰拉西等偉大的科學家。
所以,這并表明諾貝爾評獎機構對中國有偏見,因為諾貝爾獎只對個人,不對國家和民族,否則就無法解釋一直受歐洲人排斥的猶太人會有那么多獲獎者,也不能解釋為什么巴基斯坦、委內瑞拉等國也有人獲獎。
中國在現代科學技術方面未獲獎,便有中國人寫信給醫(yī)學獎的評獎機構卡羅林斯卡醫(yī)學院,提議給中國的針灸術發(fā)獎。誠然,針灸術逐漸被全世界廣泛接受,對世界的貢獻絲毫也不亞于那些現代醫(yī)學新發(fā)現,可惜的是,諾貝爾獎只獎給那些近幾年的新成果新發(fā)現,這是諾貝爾獎不可動搖的評獎規(guī)則。倘若真有一天,中國科學家們弄清楚了針灸的原理并能用科學術語完美地表達,相信諾貝爾評獎者一定會慧眼識珠的。
固然有不盡人意之處,但其權威性無可質疑,這就是諾貝爾科學獎。在它的面前,沒有大國小國之分,沒有膚色人種之分,只能用成就說話。
5、不能獲獎的原因
關于中國科學家為什么不能獲獎,根本一點是科學水平沒有達到應有的高度。因此,分析為什么沒能獲獎,實質上是分析為什么我國的基礎研究水平比較低。趙紅州[2 class=f9pt>、胡樂真[3 class=f9pt>等人最先做過分析。
趙紅州認為出我國與諾貝爾科學獎無緣的4點原因:其一、科學知識積累不夠;其二、科學研究時間不足;其三、缺乏科學家群落;其四、缺乏科學人才識別和遴選機制。在科學知識積累上,我國近代科學技術,由于歷史的原因,遠遠落后于西方。解放40余年來,我國在大科學事業(yè)上有了長足的進步。但是,我國基礎科學仍然與世界先進水平相距甚遠,尤其是基礎科學知識積累不夠。對美國(1901~19722年間)諾貝爾科學獎獲得者的調查表明,科學的接代連續(xù)性乃是諾貝爾人才成功的重要因素,這就是說,知識的積累不僅與前人的勞動有關,而且還與兩代人之間的智力接力有密切的關系。孕育一個諾貝爾科學獎獲得者,至少要有三代人的知識積累方能見效。這其中包括教育、科研環(huán)境,尤其是家庭教育的奠基作用。“知識遺傳”因素的影響,更主要地體現在他們對前輩的治學態(tài)度、研究方法以及思維習慣的潛移默化的繼承上。而我國在這方面明顯不足。對中、老年兩代中科院院士的抽樣估測結果顯示,他們出身于專業(yè)世家的平均不足39%,而其下一代繼續(xù)從事高層次科學研究的則不足10%。在科研時間上,美國科學家人數雖然不足100萬,但卻是全時科學家人數。而前蘇聯的科學家人數號稱100多萬人,但時間沒全用在科研上,折合成全時科學家也只有幾十萬人。據調查,我國六七十年代科學家每周工作時間為16小時,如果按全時科學家標準折算,科學家人數要減半。那種一會兒開會、一會兒學習、一會兒其他活動的非全時的科學勞動,對科研的損害顯而易見。關于缺乏科學家群落和科學人才識別和遴選機制問題,我國科學界上不具備諾貝爾人才的溫床及其相應的科學家群落;中國也沒有相應的遴選、培育和推薦諾貝爾人才的機制。
胡樂真認為我國科學家不能獲獎,也有體制方面的原因。①我國的科學研究在相當長的一段時間里處于封閉與半封閉的狀態(tài),缺乏國際間的交流與合作。即使在國內,各部門各地區(qū)之間,也依然處于條塊分割各自為戰(zhàn)的封閉狀態(tài)。②在相對長的一段時間里,科技人員的社會地位地下,收入微薄,處境艱難。本來為提高科技人員待遇的職稱評定,也往往被各級官員捷足先登,結果不僅使在職的科研人員感到寒心,也造成大量科技精英外流。③中國存在比較嚴重的“論資排輩”傾向,青年科學家難于脫穎而出。例如,重大項目一般都由資深甚至年邁的科學家主持,在職務評定、工資級別上,即使是有才干的青年科技人員也必須耐心等待,結果是在極富創(chuàng)造力的最佳年齡階段得不到施展才華的機會。④在機構建制上,基本上是官辦科研機構一統(tǒng)天下。按其所從事的RD活動的層次,不論基礎研究、應用研究和技術開發(fā),按其所從事活動的領域,不論公共領域或者市場領域,都由政府興辦或政府出資支持。⑤在科技發(fā)展戰(zhàn)略上,在過去相當長的一段時間里,脫離我國國情片面只求全面發(fā)展,其結果是面面俱到,平分兵力,重點不突出,有限的人才、資源得不到合理使用。
6、美國為什么壟斷了諾貝爾獎
自1985年到2000年,15年里共有33名科學家獲諾貝爾化學獎,其中20人是美國人或其主要科研工作是在美國做的;獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎的34人中有23名美國人;37名諾貝爾物理獎得主中有23人是美國公民或在美國居??;24名獲得諾貝爾經濟學獎的學者中有17名是美國人,美國人似乎壟斷了諾貝爾獎。
美國人為什么會成為諾貝爾獎的得獎大戶?一些美國科學家認為,是美國“萬能的金錢”和“鼓勵創(chuàng)造性和具有挑戰(zhàn)性的構想”造就了這一現象。
美國政府署全力支持并向各科研單位投入巨資用于基礎科學的研究工作。在2001年度財政預算草案中,聯邦研究和開發(fā)經費高達853億美元,其中約50%用于基礎科研;企業(yè)也高度重視科學研究,在資金方面對科研項目給予了大力資助。美國自然科學基金會資助了許多最杰出、最有成就的科研單位或科學家,充足的資金成了這些科學家成功的強大動力。據統(tǒng)計,由于美國國家科學基金會的大力資助,有78名科學家榮獲了諾貝爾獎,2000年獲諾貝爾獎的8名美國人中就有4人獲得過這個基金會的直接資助。
此外,由于美國經濟發(fā)達,科研條件優(yōu)越,競爭環(huán)境好,吸引了世界各國的精英,來自各國的移民學生提高了美國大學的水平。這些外國精英在壟斷諾貝爾獎中成了一股舉足輕重的力量。
雖然美國的小學和中學水平在世界上排名落后于斯堪的納維亞國家以及瑞士、法國和德國,但美國的大學教育更多地提倡獨立思考和主動精神。因為科學研究不是局限于舊的模式或傳統(tǒng),而總是處于前沿,所以鼓勵創(chuàng)造性和具有挑戰(zhàn)性的構想也是美國科學家屢屢獲得諾貝爾獎的一個重要原因。
7、怎樣才能獲得諾貝爾獎:10大標準條件
中國科學院院長、中國科學院院士路甬祥分析了百年來諾貝爾獲獎情況后,提出了10個討論的問題,可以算作是對諾貝爾獲獎者的一個評價[4 class=f9pt>,可以稱為中國科學家要獲得諾貝爾獎的“10達標準條件”。
①自然科學的重大理論突破,需要善于發(fā)現已有理論與實際的矛盾,需要勇于挑戰(zhàn)傳統(tǒng)理論的自信與勇氣;重大理論的創(chuàng)建和形成,往往經歷長時間的爭論以至非難,在得到反復驗證后才被承認。
②原始性重大發(fā)現多源于對實驗事實敏銳的觀察和獨具創(chuàng)意的實驗。
③新的科學儀器和裝置的發(fā)明,往往打開一扇新的科學之門。
④重大科學發(fā)現和技術與方法的發(fā)明,往往對人類健康、社會與經濟的進步產生巨大的推動作用和深遠的影響。
⑤良好的科學基礎和前沿性、交叉性的研究也可能偶發(fā)重大的科學發(fā)現,偶然中寓必然。
⑥數學與計算機工具創(chuàng)造性的應用,也可能帶來自然科學、工程技術、經濟與管理科學
方法與理論的突破。
⑦對已有知識的科學整理與發(fā)掘,也可能有新的重大發(fā)現與理論創(chuàng)新。
⑧良好的創(chuàng)新氛圍和高水平的創(chuàng)新基地是產生高水平的創(chuàng)新成果的溫床。
⑨創(chuàng)新意識、原始性創(chuàng)新思想與創(chuàng)新戰(zhàn)略比經費與設備更具有決定意義。
⑩科技創(chuàng)新突破及其推廣應用,需要相應的創(chuàng)新體制和科學管理機制作為保證。
8、還要等待多少年
我國重大科技創(chuàng)新產生的外部條件正在逐步形成:①國家加強了科研經費的投入;②對科技已產生重大的社會需求;③正在大力進行優(yōu)秀人才的培養(yǎng)、選拔、吸引和集聚;④實行開放政策,保持了穩(wěn)定的政治局面;⑤開始形成尊重知識和尊重科學的社會環(huán)境;⑥提倡創(chuàng)新,開始建立全國科技創(chuàng)新體系。
最關鍵的是,中國的年輕科學家的成長環(huán)境正在得到改善。中科院的“百人計劃”旨在培養(yǎng)跨世紀學術帶頭人;人事部組織的“百千萬人才工程”推動著年輕科學家的成長;國家攀登計劃、國家自然科學基金的實施使中國基礎科學的研究得到保障,“863計劃”的開展則力圖使我國在高科技領域有一席之地;大量出國留學人員的回歸和日益增加的國際科技交流將使中國科學家在某些前沿科研領域與國外科學家處于同一起跑線上;“科教興國”戰(zhàn)略的展開正在為我國的科學騰飛建立良好的社會氛圍。
關于中國何時能夠獲獎的問題,楊振寧先生做過估計。他說:“我覺得20年之內,一定會有中國本土出來的諾貝爾獎級的工作。假如經濟增長快,還不止一個,而是好些個。因為中國的經濟增長很快,而且中國領導人對科技發(fā)展的速度有很殷切的要求,對研究工作的投資也有大幅度的增長。”[5 class=f9pt>
一個科學波動周期大約為35年,任何一個科研體制不存在嚴重缺陷的國家,很可能在此段時間內獲得科學技術研究的重大突破。按此推斷假如從1978年“科學的春天”算起,到2012年便是35年。那么,我們最多再等15年。中國大陸不乏科學精英,諾貝爾獎零的突破理應能夠實現。
這不是一個大膽和樂觀的預測,我們期盼著中國獲諾貝爾科學獎的那一年提前到來。
9、中國需要該做些什么:10大行動綱領
原中國科學院院長、我國著名的科學家周光召在一篇文章里比較詳細地介紹我國產生重大的科學發(fā)現的條件和對策[6 class=f9pt>,可以稱為我國要獲得諾貝爾獎的“10大行動綱領”。
①正視產生重大科學發(fā)現的困難。重大科學發(fā)現一般是在學科交叉的生長點上出現,而不是按照常規(guī)計劃,在可預見結果的情況下進行實驗和邏輯推理就能得到的。因為計劃只能在原有的科學原理框架內制訂,科學家個人又受到知識面狹窄和學科傳統(tǒng)觀念的限制,多數人很難有觀念上的突破。這種局限和困難必須努力克服。
②充分認識科學發(fā)現的偶然性和必然性。通常在科研探索過程中要出現多次的失敗,但在失敗中可能發(fā)生偶然出現的現象,其中包含啟發(fā)新思想的萌芽。只有不怕失敗,觀察敏銳的人才能在單調重復的試探中注意到新的現象或思想的萌芽,并將其發(fā)展下去。而科學發(fā)現的時機一旦成熟,發(fā)現就成為必然;至于由哪一位科學家發(fā)現則是偶然的。歷史已經證明,只有那些及時抓住機遇的科學家才能成為最初的發(fā)現人。
③有創(chuàng)新力的科學家必備的素質。例如,包袱少,失敗后不怕人笑話,對新事物非常敏感,有強烈的好奇心,不受原有思維方式和原有理論的束縛,敢想敢干;身體相對健康,精力充沛,工作非常努力;受各種社會和家庭事務的干擾,腦子高度集中,日夜處于創(chuàng)新的臨界狀態(tài),從而容易作出重要的成果。
④自信、善于學習和做好戰(zhàn)略選擇是有所發(fā)現的基本條件。要有嚴格的科學態(tài)度,掌握先進的科學方法,在此基礎上建立起充分的自信。自信不足,不敢碰難問題,僅僅滿足于跟蹤模仿,是巨大的思想障礙。要善于學習,既能站在巨人的肩膀上前進,又不盲從權威人士的意見。要從自身的實際條件出發(fā),做好課題方向的戰(zhàn)略性選擇。要揚長避短,著力發(fā)現學科的新生長點和突破點,集中力量,堅持不懈,才有收獲。在這方面,有經驗的學科帶頭人會起到重要的作用。
⑤要形成創(chuàng)新的學術集體和良好的科學生態(tài)環(huán)境。要在開放流動的環(huán)境下建立能不斷創(chuàng)新的學術集體;要有追求真理、實事求是、崇尚科研道德的精神??蒲腥藛T來往要頻繁,學術爭論氣氛要熱烈。通過各種學術觀點的激烈交鋒、單個學科的深入開拓、不同學科的交叉融合,才能形成良好的科學生態(tài)環(huán)境,實現科學系統(tǒng)的協(xié)同進化,科學家個人也才能在這個環(huán)境中激發(fā)出創(chuàng)造力和新思維。
⑥充分發(fā)揮哲學和科學方法論的作用。當前,科學前沿研究的對象多是復雜的系統(tǒng),很多對象具有無窮多自由度,過去常用的科學方法和思維方式很可能不夠需要,必須進一步發(fā)展才能處理復雜系統(tǒng)。因此,要加強對哲學的研討,加強科學方法論、數學及計算方法的研究。另外,觀測儀器是發(fā)現新現象的先導,要重視新儀器的研制和實驗手段的開發(fā)。
⑦攀登頂峰永不停歇,處于逆境更應奮進。許多人在還沒有建樹時,渴望得到社會的承認、得到社會穩(wěn)定的職業(yè)和社會地位,有一股拼勁;但一旦拿到永久職位和職稱,就不再努力,缺少內在的動力去攀登科學的頂峰。顯然,條件過于優(yōu)越,可能使人懈怠,而逆境卻常能促使人奮發(fā)圖強?,F在還沒有得到社會承認、沒有列入重點支持的科技工作者不要灰心,很可能將來出現重大創(chuàng)新的部分科學家是那些身在內地、沒有得到國家重大資助的科學家。
⑧青年要成為科研的主力軍。青年最有條件具備上面所說的素質和條件,因而可能最有創(chuàng)新的活力。青年要想有所發(fā)現,就必須刻苦學習和鍛煉??茖W研究沒有捷徑可走,嘗試、失敗;再嘗試、再失敗,只有經過千錘百煉,直到最后才可能取得成功。只有從心理、身體、知識和能力諸方面做好準備的青年,才能抓住難得的機遇,實現理想,作出重大的科學發(fā)現。
⑨搞好老中青三結合,發(fā)揮中年科技工作者的骨干作用。一個好的科研集體中,老、中、青科學家各有各的作用,他們互相支持、共同協(xié)作,才能形成思想活躍、干勁十足、經驗得到繼承、技術不斷發(fā)展、科研方向始終處于前沿的集體。
當前,在著力培養(yǎng)和選拔年輕科技人員的同時,要充分發(fā)揮中年科技工作者的骨干作用和老年科技工作者的指導作用。有造詣的中年科學家已經得到社會的承認,承擔了許多重要科研項目的領導任務,是多數科研課題的負責人。在沒有經過識別,也沒有更好識別機制的情況下,社會應當也只能將這些職責主要交給中年的一代,而不會交給品質和能力尚未充分顯現的青年。
⑩尊重和發(fā)揮老師的作用。很多時候年青人作出的工作還不完善,需要有經驗的科學家給以指導和加工。如量子力學的完整理論是在海森堡的老師玻恩帶領下完成的。年青人的才華常常要由有經驗的科學家來識別,給以培養(yǎng)和鼓勵,才能得到發(fā)揮的機會。一個成功的年青科學家身后必定都有一些值得稱道的老師。很多科學大師,如玻爾、波恩、布拉格、費米等在他們生命的后期都帶出了一大批杰出的青年科學家。
注:
1、表中統(tǒng)計數據引自睢平“關于基礎科學與基礎科學人才培養(yǎng)的思考”,中國科技論壇,2001(3)。
2、趙紅州,中國且莫忘了諾貝爾獎,中國科技論壇,1995(4),p45~48
3、胡樂真,中國科技論壇,也談中國何以與諾貝爾獎無緣,1995(6),p28~29
4、路甬祥,從諾貝爾自然科學獎于20世紀重大科學成就看科技原始創(chuàng)新的規(guī)律,2001科學發(fā)展報告,中國科學院,科學出版社,2001。
5、薛冬、劉振坤,中國李諾貝爾獎僅一步之遙,光明日報(2000年8月7日)
6、周光召,歷史的啟迪和重大科學發(fā)現產生的條件,科研管理,2000(01)
著名數學家華羅庚 華羅庚是我國享譽世界的著名數學家,是中國解析數論、矩陣幾何學、典型群、自安函數論等多方面研究的創(chuàng)始人和開拓者。少年命運多坎坷,但刻苦自學,18歲在《科學》雜志發(fā)表數學論文,1920年8月,任清華大學圖書館助理員,用6年半時間讀完高中至大學的全部課程,同時學習英、法、德語言,并在國際權威雜志上發(fā)表論文5篇。1936年赴英國劍橋大學留學,徹底解決了歐洲數學之王高斯提出的完整三角合估計問題,轟動了劍橋,被譽為“劍橋的光榮”。1938年學成回國,任西南聯大教授。46年10月應愛因斯坦之邀赴美講學,后任普林斯頓數學研究所研究員、普林斯頓大學和伊利諾斯大學終身教授。 1950年1月,華羅庚回到祖國,出任清華大學數學系教授和中國科學院數學研究所、應用數學研究所所長,是中國數學學會理事長,美國國家科學院國外院士,第三世界科學院院士,中國科協(xié)副主席,國務院學位委員會委員。他一生研究成果卓著,寫有10多部著作,200多篇論文,其專著《堆壘素數論》系統(tǒng)地總結、發(fā)展與改進了哈代與李特爾伍德圓法、維諾格拉多夫三角和估計方法及他本人的方法,發(fā)表40余年來,主要結果仍為世界最佳,先后被譯為多國文字出版,成為20世紀經典數論著作之一。在國際上以華氏命名的數學科研成果就有“華氏定理”、“懷依—華不等式”、“華氏不等式”、“普勞威爾—加當華定理”、“華氏算子”、“華—王方法”等,完全確定了他作為純粹數學若干分支的世界領袖人物之一的地位。美國著名數學家貝特曼著文稱:“華羅庚是中國的愛因斯坦,足夠成為全世界所有著名科學院院士?!彼缴罅ν茝V和普及“優(yōu)選法”和“統(tǒng)籌法”,為我國民族工業(yè)的技術進步做出了不可磨滅的貢獻。 著名地質學家李四光 李四光是世界著名的科學家、古生物學家、地層學家、大地構造學家、第四紀冰川學家、地質學家、教育家和社會活動家,是我國現代地球科學和地質工作奠基人。1904年留學日本,并成為孫中山領導的同盟會中年齡最小的會員。24歲留學英國,在伯明翰大學苦讀六年,獲碩士學位,他的老師鮑爾敦教授勸他留下深造,獲得博士學位后再回國。李四光謝絕了老師的好意,他回答說:“不,我想把我學到的知識,盡快貢獻給我的祖國?!?920年回國,先后任北京大學地質系教授、中央研究院地質研究所所長、中國地質學會會長,直到1937年抗戰(zhàn)爆發(fā)。其間先后數次赴歐美講學、參加學術會議和考察地質構造。1949年,他放棄國外優(yōu)厚條件,毅然從英國繞道回國。 回國后,他先后擔任了地質部部長、中科院副院長、全國科聯主席、全國政協(xié)副主席等職。他對地質學的基礎學科,如地層學、構造地質學、古生物學、第四紀冰川學、巖石學、礦物學等都有精深的研究和很高的造詣。作為中國地質學的先驅之一,早年對蜓科化石及其地層分層意義有深入的研究,提出了中國東部第四紀冰川的存在。用力學觀點研究地殼運動及其與礦產分布的規(guī)律,建立了新的邊緣學科“地質力學”。畢生倡導以力學觀點研究地質構造的發(fā)生、發(fā)展及組合的規(guī)律,提出了“構造體系”的概念,創(chuàng)建了地質力學學派。提出新華夏構造體系三個沉降帶有廣闊找油遠景的認識,并為大慶、勝利等油田的發(fā)現所證實。開創(chuàng)了活動構造研究與地應力觀測相結合的預報地震途徑。晚年發(fā)表的“天文、地質、古生物資料”對我國學科大交叉的倡導產生深刻影響。對中國地質教育、地質科學、地質事業(yè)做出了巨大貢獻和不朽的功勛。 著名核物理學家鄧稼先 鄧稼先是我國杰出科學家、核物理學家、中國“兩彈”元勛。1948年至1950年在美國普渡大學留學,在美國獲得博士學位后,美國給他很好的條件和優(yōu)厚的待遇,希望他能長期在美國工作。但是,鄧稼先并未因高官厚祿而動搖他回祖國工作的決心。1950年,他胸懷報國之志,回到了祖國,有人問他帶了什么回來。他說:“帶了幾雙眼下中國還不能生產的尼龍襪子送給父親,還帶了一腦袋關于原子核的知識?!?此后的八年間,他開始了中國原子核理論的研究。歷任中國科學院近代物理研究所助理研究員、原子能研究所副研究員,核工業(yè)部第九研究院院長(后來改名:中國工程物理研究院),核工業(yè)部科技委員會副主任,國防科學工業(yè)委員會科技委員會副主任,中科院數學物理學部委員等職。 作為中國核武器研制與發(fā)展的主要組織者、領導者,在原子彈、氫彈研究中,鄧稼先領導開展了爆轟物理、流體力學、狀態(tài)方程、中子輸運等基礎理論研究,對原子彈的物理過程進行了大量模擬計算和分析,邁出了中國獨立研究核武器的第一步。領導完成原子彈的理論方案,并參與指導核試驗的爆轟模擬試驗。原子彈試驗成功后,鄧稼先立即組織力量,探索氫彈設計原理,選定技術途徑,領導并親自參與了1967年中國第一顆氫彈的研制和實驗工作。他隱姓埋名工作28年,嘔心瀝血,為我國核武器的重大原理突破和研制做出了重大貢獻,其成果曾獲國家自然科學獎一等獎和國家科技進步獎特等獎,被稱為“中國原子彈之父”。 1999年9月18日,黨中央、國務院、中央軍委授予他“兩彈一星功勛獎章”,以表彰他為我國“兩彈一星”事業(yè)做出的杰出貢獻。 著名物理學家周培源 周培源是我國著名流體力學家、理論物理學家、教育家和社會活動家,是中國科學院院士,我國近代力學奠基人和理論物理奠基人之一。1924年赴美留學,獲加州理工學院理學博士學位。1928至1929年赴德國、瑞士從事研究工作。1929年回國,先后在清華大學、西南聯大、北京大學任教授。1936-1937年在美國普林斯頓高等研究院參加愛因斯坦主持的廣義相對論討論班,從事引力論和宇宙論的研究。1943—1946年再次赴美國加州理工學院從事流體力學湍流理論研究,隨后受邀到美國海軍軍工試驗站,從事魚雷空投入水的戰(zhàn)事科學研究。由于該試驗站是美國政府的研究機構,應聘人員須要有美國國籍。當時,周培源明確提出三條件:第一,不加入美國籍;第二,只承擔臨時性的研究任務;第三,可以隨時離去。在美國有關方面接受了上述條件后,他在美國繼續(xù)工作不到一年,于1947年2月,毅然帶著妻兒回國。回國后,先后擔任清華大學教務長,北京大學教務長、校長,中科院副院長,中科院學部委員、數理化學部常務委員,中國科協(xié)主席,世界科協(xié)副主席,中國物理學會理事長等職。1980年和1985年兩次獲得美國加利福尼亞理工學院“具有卓越貢獻的校友”獎。 作為研究愛因斯坦的相對論學說并獨樹一幟的中國第一人,周培源在愛因斯坦廣義相對論中的引力論和流體力學中的湍流理論研究方面,取得了世人矚目的重大成就。他一直致力于求解引力場方程的確定解,研究并初步證實了廣義相對論引力論中“坐標有關”的重要論點。1940年,他在國際上第一次提出湍流脈動方程,并建立了普通湍流理論,從而奠定了湍流模式理論的基礎。1945年,他在美國的《應用數學季刊》上,發(fā)表了題為《關于速度關聯和湍流漲落方程的解》的重要論文,提出了兩種求解湍流運動的方法,引起國際上廣泛注意,進而在國際上形成了一個“湍流模式理論”流派,對推動流體力學尤其是湍流理論的研究產生了深遠的影響。 著名物理學家錢三強 錢三強是我國著名核物理學家,我國原子能科學事業(yè)創(chuàng)始人和奠基者,中國原子能科學之父”,“中國兩彈之父”,中科院院士(學部委員)。1937年赴法國巴黎大學鐳學研究所居里實驗室攻讀博士學位,師從世界知名的核物理學家、諾貝爾獎獲得者伊萊娜·居里(居里的女兒)及其丈夫約里奧·居里。1940年獲博士學位,并繼續(xù)做小居里夫婦的助手。1946年他與才女何澤慧結婚。夫妻二人在研究鈾核三裂變和四分裂中取得了突破性成果。導師約里奧驕傲地稱之為“這是第二次世界大戰(zhàn)后,他的實驗室的第一個重要的工作。”并向世界科學界推薦。當時眾多西方媒體稱贊“中國的居里夫婦發(fā)現了原子核新分裂法”。為此,錢三強榮獲法國科學院亨利·德巴微物理學獎。1947年升任法國國家科學研究中心研究員和研究導師,并獲法蘭西榮譽軍團軍官勛章。 1948年,錢三強謝絕了導師和同事們的竭力挽留,不顧國民黨政府的威脅,與夫人抱著剛剛半歲的女兒,果斷而機智地回到祖國懷抱?;貧w后的錢三強便全身心地投入了中國原子能事業(yè)的開創(chuàng)工作,擔任了中科院近代物理研究所(后改名原子能研究所)所長,中科院學術秘書處秘書長。同年,中央決定發(fā)展本國核力量后,他成為了規(guī)劃的制定人,領導建成中國第一個重水型原子反應堆和第一臺回旋加速器,使我國的堆物理、堆工程技術、高能加速器技術、受控熱核聚變等科研工作迅速開展起來。在蘇聯政府停止對我國的技術援助后,已兼任二機部副部長的錢三強又擔任了技術上的總負責人、總設計師,親自領導了核物理、中子物理、钚化學、熱核反應等十多項課題的研究,解決了鈾235生產中的擴散分離膜等許多關鍵技術問題。在“兩彈一星”的攻堅戰(zhàn)中,他傾心培養(yǎng)新一代學科帶頭人,造就了一大批嘔心瀝血的杰出核專家,并在這一領域創(chuàng)造了世界上最快的發(fā)展速度,在中國第一顆原子彈爆炸后僅兩年零八個月,就研制成功氫彈。錢三強為中國原子能科學事業(yè)的創(chuàng)立和“兩彈”研究,為培養(yǎng)我國原子能科技隊伍立下了不朽的功勛,1999年中共中央、國務院、中央軍委向這位中國的“核彈之父”、科學泰斗,追授了由515克純金鑄成的“兩彈一星功勛獎章”。 著名物理學家錢學森 錢學森是人類航天科技的重要開創(chuàng)者和主要奠基人之一,是航空領域的世界級權威、空氣動力學學科的第三代擎旗人,是工程控制論的創(chuàng)始人,是二十世紀應用數學和應用力學領域的領袖人物——堪稱二十世紀應用科學領域最為杰出的科學家。1934年赴美國麻省理工學院航空系學習,1936年9月轉入美國加州理工學院航空系,師從世界著名力學大師、“超音速飛行之父”——馮·卡門教授,先后獲航空工程碩士學位和航空、數學博士學位。1938年7月至1955年8月,錢學森在美國從事空氣動力學、固體力學和火箭、導彈等領域研究,加州理工學院超音速實驗室主任和古根罕噴氣推進研究中心主任,與導師馮·卡門參與了美國絕密的“曼哈頓工程”——導彈核武器的研制開發(fā)工作,并共同完成了高速空氣動力學問題研究課題和建立“卡門—錢近似公式”,從而在28歲時便奠定了作為世界知名空氣動力學家的地位,成為和恩師馮·卡門并駕齊驅的航空和航天領域內的最為杰出的代表人物,并以《工程控制論》的出版為標志,在學術成就上實質性地超越了科學巨匠馮·卡門,成為二十世紀眾多學科領域的科學群星中最為璀璨的極少數巨星之一。 1947年,剛36歲的錢學森被聘請為美國麻省工學院的終身教授。但是他想:我是一個中國人,我可以放棄這里的一切,但不能放棄祖國。1950年便開始爭取回國,而當時美國海軍次長金布爾聲稱:“他知道所有美國導彈工程的核心機密,錢學森無論走到哪里,都抵得上5個師的兵力,我寧可把這個家伙槍斃了,也不能放他回紅色中國去!”錢學森由此受到美國政府迫害,被沒收了各種資料和書籍,被誣陷為“間諜”,美國政府對他進行審訊和監(jiān)禁,將他軟禁在一個孤島上,但錢學森寧死也要回國,始終沒有屈服。 1955年10月,經過周恩來總理與美國外交談判,錢學森同志終于沖破種種阻力回到了祖國。1956年初,國務院、中央軍委任命他為剛成立的航空工業(yè)委員會委員(導彈、航空科學研究的領導機構)。同年,錢學森受命組建中國第一個火箭、導彈研究所——國防部第五研究院并擔任首任院長。他主持完成了“噴氣和火箭技術的建立”規(guī)劃,參與了近程導彈、中近程導彈和中國第一顆人造地球衛(wèi)星的研制,直接領導了用中近程導彈運載原子彈“兩彈結合”試驗,參與制定了中國近程導彈運載原子彈“兩彈結合”試驗,參與制定了中國第一個星際航空的發(fā)展規(guī)劃,發(fā)展建立了工程控制論和系統(tǒng)學等。錢學森在控制科學、物理力學、應用力學、系統(tǒng)工程、系統(tǒng)科學、噴氣推進與航天技術、思維科學等領域卓有建樹,為中國火箭、導彈和航天事業(yè)的發(fā)展作出了巨大的開拓性的貢獻。為新中國的航天事業(yè)躍入世界前列立下了不朽的功勛,是新中國歷史上偉大的人民科學家,被譽為“中國航天之父”、“中國導彈之父”、“火箭之王”、“中國自動化控制之父”。國務院、中央軍委授予他“國家杰出貢獻科學家”榮譽稱號。1999年中共中央、國務院、中央軍委又授予他“兩彈一星”功勛獎章。 著名數學家蘇步青 蘇步青,中國杰出的數學家、教育家。曾任浙大數學系教授、主任、教務長,復旦大學教授、校長,中國數學學會副理事長,國務院學位委員會委員,中科院物理學數學部委員等職。1919年赴日留學,1931年獲日本東北帝國大學博士學位。同年3月回國,受聘于國立浙江大學??箲?zhàn)爆發(fā)后,日本帝國大學邀他前往任教。出于民族大義,他一口回絕道:“我要留在自己的祖國。祖國再窮,我也要為她奮斗,為她服務!”。在極端惡劣的條件下,他和陳建功教授帶領弟子們到山洞里研究數學,正是在這時他點燃了那塊神圣高原上的星星之火,于是才有了潘承洞、王元、陳景潤等對哥德巴赫猜想的突出貢獻,才有了我國在國際奧林匹克數學競賽上的一枚枚金牌。 蘇步青一生致力微分幾何學和計算幾何學等方面的研究。青年時期的蘇步青,就被國際數學界譽為“東方國土上升起的一顆燦爛的數學明星”。在仿射微分幾何學、射影微分幾何學、一般空間微分幾何學、高維空間共軛理論、幾何外型設計、計算機輔助幾何設計、射影曲線概論研究等方面取得了突出成就,被國際公認為“東方第一幾何學家”。他在一般曲面研究中有重大突破,發(fā)現了四次(三階)代數錐面,引起了國際數學界強烈反響。他是我國第一位研究“K展空間”的專家,在放射微分集合方面有著在國際數學界不可爭辯的地位。其研究成果“船體放樣項目”、“曲面法船體線型生產程序”分別榮獲全國科學大會獎和國家科技進步二等獎?!癒展空間”幾何學和射影曲線榮獲1956年國家自然科學獎。他的許多成果已被許多國家的數學家大量引用或作為重要的內容被寫進他們的專著。 蘇步青是一代數學宗師,更不愧為我國教育界的泰斗。他熱愛教育,登臺授課60年如一日,培養(yǎng)了一大批數學英才。他歸納出三條培養(yǎng)優(yōu)秀學生的做法,一是鼓勵他們盡快趕上自己,二是不擋住他們的成才之路,三是在背后趕他們,推他們一把。當時在中科院形成了“蘇步青效應”,組建了一級級堅定的人才梯隊向著數學王國進軍。 著名核物理學家王淦昌 王淦昌是我國著名核物理學家、中國核科學的奠基人和開拓者之一、中科院資深院士,中國原子能研究所所長,中國高技術發(fā)展“863計劃”的4位倡導者之一。1930年赴德國,師從于被愛因斯坦譽為“天賦高于居里夫人”的杰出女物理學家邁特內。27歲榮獲博士學位。后去英、法、荷等國作學術訪問,見到盧瑟福等物理學家,學習了最新的物理學理論與實驗技巧。1934年4月回國,先后在山東大學、浙江大學任教授。抗戰(zhàn)爆發(fā)后,他就將自己家中積蓄的白銀、首飾全都獻給了祖國。1961年,當國內出現嚴重的自然災害,錢財十分短缺時,身在蘇聯的王淦昌又就將自己省吃儉用節(jié)約下來的14萬盧布(約合人民幣2至3萬元)獻給了國家,他把一生都奉獻給了祖國和人民。柏林大學 王淦昌是中國實驗原子核物理、宇宙射線及基本粒子物理研究的主要奠基人和開拓者,在國際上享有很高的聲譽,被譽為“中國核武器之父”、“中國原子彈之父”。在70年科研生涯中,建樹頗豐,取得了多項令世界矚目的科學成就,從1940開始至80年代,幾乎每十多年就有一項世界級成果和重大發(fā)現。1941年,他獨具卓見地提出了驗證中微子存在的實驗方案并為實驗所證實。1959年,他領導研究小組,在世界上首次發(fā)現反西格馬負超子,把人類對物質微觀世界的認識向前推進了一大步。1964年,他獨立地提出了用激光打靶實現核聚變的設想,是世界激光慣性約束核聚變理論和研究的創(chuàng)始人之一,也使中國在這一領域的科研工作走在當時世界各國的前列。1984年,他又領導開辟了氟化氪準分子激光慣性約束聚變研究的新領域,不愧為中國核物理泰斗。 王淦昌參與了中國原子彈、氫彈原理突破及核武器研制的試驗研究和組織領導,隱姓埋名17年,是中國核武器研制的主要奠基人之一。由于他對中國科學技術事業(yè)和國防建設的卓越貢獻,曾榮獲兩項國家自然科學一等獎、一項國家科學技術進步特等獎等多項重要獎勵。1999年9月18日,黨中央、國務院、中央軍委授予他“兩彈一星功勛獎章”,以表彰他為我國“兩彈一星”事業(yè)作出的杰出貢獻。 著名數學家吳文俊 吳文俊,我國著名數學家,中國數學機械化研究的創(chuàng)始人之一,國際自動推理界的先驅。1946年赴法國Strassbourg大學留學,49年在法國斯特拉斯堡大學獲博士學位。1951年回國,1957年任中科院學部委員。先后擔任中科院數學與系統(tǒng)科學研究院系統(tǒng)科學研究所研究員,中國數學會理事長?,F任中國科學院系統(tǒng)科學研究所名譽所長、研究員,中國科學院院士,第三世界科學院院士。 吳文俊是著名的數學家,在拓撲學、自動推理、機器證明、代數幾何、中國數學史、對策論等研究領域均有杰出的貢獻。他為拓撲學做了奠基性的工作,他的示性類和示嵌類研究被國際數學界稱為“吳公式”,“吳示性類”,“吳示嵌類”,并廣泛運用于數學研究和解決連塑性領域的有關難題,至今仍被國際同行廣泛引用,影響深遠。1957年因他在數學領域拓撲學方面的奠基性研究工作,和錢學森、華羅庚同時獲得新中國建國后的第一次中國科學院一等獎。70年代后期,在計算機技術大發(fā)展的背景下,他繼承和發(fā)展了中國古代數學的傳統(tǒng)(即算法化思想),轉而研究幾何定理的機器證明,徹底改變了這個領域的面貌,是國際自動推理界先驅性的工作,被稱為“吳方法”,在國際機器證明領域產生了巨大影響,其一系列國際領先的研究成果,已廣泛應用于當今國際上流行的符號計算軟件方面,對提高我國數學領域的國際地位做出了重大貢獻。 吳文俊院士熱愛祖國,有高尚的科學道德,是數學界德高望重的前輩,至今仍戰(zhàn)斗在數學機械化研究的第一線。在50多年的研究工作中,始終站在數學領域的前沿,做出了許多原創(chuàng)性研究成果,享譽世界。曾獲得首屆國家自然科學一等獎、中國科學院自然科學一等獎、第三世界科學院數學獎、陳嘉庚數理科學獎、首屆香港求是科技基金會杰出科學家獎、Herbrand自動推理杰出成就獎、首屆國家最高科學技術獎、第三屆邵逸夫數學獎。 著名農業(yè)科學家袁隆平 袁隆平是我國當代杰出的農業(yè)科學家,中國雜交水稻研究創(chuàng)始人,是中國國家雜交水稻工作技術中心主任、中國工程院院士、聯合國糧農組織首席顧問、美國科學院外籍院士,享譽世界的“雜交水稻之父”。 袁隆平1953年畢業(yè)于西南農學院。1964年開始研究雜交水稻,1973年實現三系配套,1974年育成第一個雜交水稻強優(yōu)組合南優(yōu)2號,1975年研制成功雜交水稻種植技術,從而為大面積推廣雜交水稻奠定了基礎。1995年研制成功兩系雜交水稻,1997年提出超級雜交稻育種技術路線,2000年實現了農業(yè)部制定的中國超級稻育種的第一期目標,2004年提前一年實現了超級稻第二期目標。近年來,全國雜交水稻年種植面積達2.4億畝,優(yōu)良品種已占全國水稻種植面積的50%,平均增產20%,一年全國增產的稻谷足可養(yǎng)活7000多萬人口。雜交水稻從推廣種植以來,已累計增產稻谷3500億公斤,產生了巨大的經濟和社會效益。有人預估,他的種子共創(chuàng)造效益5600億美元。假設其中分零頭給他,那么他的資產大致與世界首富比爾蓋茨587億美元相當。 作為建國以來貢獻最大的農學家,袁隆平先后榮獲 “國家特等發(fā)明獎”、“首屆最高科學技術獎”等多項國內獎項和聯合國“科學獎”、“沃爾夫獎”、“世界糧食獎”、“杰出發(fā)明家”等11項國際大獎。印度前農業(yè)部長斯瓦米納森博士高度評價說:“我們把袁隆平先生稱為‘雜交水稻之父’,因為他的成就不僅是中國的驕傲,也是世界的驕傲,他的成就給人類帶來了福音?!?007年4月29日,在他當選為美國科學院外籍院士的年會上。諾貝爾化學獎獲得者、美國科學院院長西瑟羅納先生稱贊他說:袁隆平先生發(fā)明的雜交水稻技術,為世界糧食安全作出了杰出貢獻,增產的糧食每年為世界解決了3500萬人的吃飯問題。 由于他在雜交水稻上重大貢獻,2001年中共中央、國務院授予他2000年度國家最高科學技術獎。2004年感動中國人物頒獎詞稱:“畢生夢想消除饑餓 ——袁隆平:他是一位真正的耕耘者。當他還是一個鄉(xiāng)村教師的時候,已經具有顛覆世界權威的膽識;當他名滿天下的時候,卻仍然只是專注于田疇,淡泊名利,,一介農夫,播撒智慧,收獲富足。他畢生的夢想,就是讓所有的人遠離饑餓。喜看稻菽千重浪,最是風流袁隆平?!?著名核物理學家趙忠堯 趙忠堯是我國當代著名的核物理學家與教育家,我國核物理研究的開拓者,中國核事業(yè)的先驅之一。1927年赴美國留學,師從于回旋加速器的發(fā)明者,諾貝爾物理獎獲得者R.A.密立根(Millikan)。1930年獲博士學位。1931年赴英國劍橋大學卡文迪什實驗室訪問。同年回國,曾任清華大學、西南聯合大學、中央大學教授。建國后,歷任中科院近代物理研究所、原子能研究所研究員,高能物理研究所研究員、副所長,中國核學會副理事長,中科院物理學數學化學部委員。 趙忠堯在核物理特別是硬γ射線與物質相互作用等方面有著突出成就。1930年最先觀察到γ射線通過重物質時的反常吸收和特殊輻射,是物理學史上第一個發(fā)現了反物質的物理學家。這個發(fā)現足以使他獲得諾貝爾獎,當時瑞典皇家學會也曾鄭重考慮過授予他諾貝爾獎。不幸的是,有一位在德國物理學家對趙忠堯的成果提出了疑問,雖然后來事實證明趙忠堯的結果是完全準確的,錯誤的是提出疑問的科學家,但這卻影響了趙忠堯的成果被進一步確認。前諾貝爾物理學獎委員會主任愛克斯朋在1997年撰寫的一篇文章中坦誠地寫道:“書中有一處令人不安的遺漏,……沒有提到中國的物理學家趙忠堯,盡管他是最早發(fā)現硬伽馬射線反常吸收者之一,趙忠堯在世界物理學家心中是實實在在的諾貝爾獎得主!” 1931年,趙忠堯學成回國后到清華大學物理系任教授,開設了我國首個核物理課程,主持建立了我國第一個核物理實驗室,培養(yǎng)了一批后來為我國的原子能事業(yè)做出重要貢獻的人才:王淦昌、彭桓武、錢三強、鄧稼先、朱光亞、周光召......諾貝爾物理獎得主楊振寧和李政道也都曾經受業(yè)于趙忠堯。 1950年8月當趙忠堯和錢學森夫婦等一道回國之時,美軍最高司令部連發(fā)三道攔截趙忠堯的命令,強行將趙忠堯押進了美軍在日本的巢鴨軍事監(jiān)獄。臺灣大學校長傅斯年也發(fā)來中國電:“望兄來臺共事,以防不測?!壁w忠堯卻回電說:“我回大陸之意已決!”最后在周恩來總理的外交努力下,于1950年11底回國。 回國后的趙忠堯在中科院近代物理研究所主持建成了我國最早的兩臺加速器,發(fā)展了我國的真空技術、高電壓技術、離子源技術,打下了加速器和核物理研究的基礎。1973年年事已高的趙忠堯又擔任中科院高能物理研究所副所長,積極參加高能實驗基地的建設,并帶出了一批青年才俊,為我國的核物理事業(yè)做出了重大貢獻。 著名地理和氣象學家竺可楨 竺可楨是我國卓越的科學家和教育家,當代聞名的地理學家和氣象學家,中科院數學物理學部學部委員,中國近代地理學和氣象學的奠基人。1910年赴美國留學,1918年28歲時榮獲博士學位。同年回國,先后任教于武昌高等師范學校、東南大學、南開大學等。1928年任中央研究院氣象研究所所長。1936年出任浙江大學校長直至1949年,為了婉拒蔣介石赴臺灣的邀請,而辭去了浙大的所有職務。新中國成立后,他被任命為中科院副院長,同時兼任中科院生物學地學部主任、綜合考察委員會主任、中國地理學會理事長、中國氣象學會理事長、名譽理事長、全國科協(xié)副主席等職務。 著名橋梁專家茅以升 茅以升是我國著名的橋梁學家、土木工程學家、工程教育家、社會活動家。1916年赴美留學,1921年獲工學博士學位,其博士論文《橋梁桁架之次應力被稱為“茅氏定律”,并獲“斐蒂士”金質研究獎章?;貒?,曾任交通大學教授、東南大學工科主任、河海工科大學校長、北洋工學院院長、杭州錢塘江橋工程處處長、交通大學貴州分校校長、國民黨政府交通部橋梁設計工程處處長。建國后,歷任北方交通大學校長,鐵道部鐵道研究所所長、鐵道科學研究院院長,中國科協(xié)第二屆副主席、名譽主席,中國土木工程學會第三屆理事長。1948年當選中央研究院院士,1955 年當選中科院學部委員,并任副主任,1982年被美國國家科學院授予外籍院士稱號
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