近年来诺贝尔科学奖的内容有哪些？

"两天前我们就猜到他们会获得今年的诺贝尔化学奖."北京大学化学研究所三长江杨震告诉《瞭望新闻周刊》，“其实我觉得这是历史上最伟大的化学发现。他们提供的方法直接改变了传统化学的思维，为化学研究提供了高效快捷的通道。”作为同事，1995左右，他用今年获奖的合成试剂合成了一种抗肿瘤药物，效果很好，所以对三位诺奖得主充满了感激。

诺贝尔化学奖主席佩尔·阿尔贝格(Pell alberg)形象地将烯烃复分解反应比作“换舞伴的舞蹈”。65438年10月5日颁奖当天，英国皇家科学院教授阿尔贝格和两名女性工作人员用舞蹈向观众解释了烯烃复分解反应的意义。起初，两个男人是一对舞伴，两个女人是一对舞伴。在“加催化剂”的叫声中，他们互换了位置，换上了两对男女舞伴。

中科院金属有机化学国家重点实验室主任马说，碳是地球生命的核心元素。碳原子可以以不同的方式与多种原子连接，形成小到几个原子，大到几百万个原子的分子。这种独特的多样性奠定了生命的基础，也是有机化学这门与人类生活密切相关的学科的核心。原子之间的连接称为键，一个碳原子可以通过单键、双键或三键与其他原子连接。具有碳碳双键的链状有机分子称为烯烃。在一个烯烃分子中，两个碳原子像二重奏中的舞伴一样手拉手跳舞。

研究碳碳键的断裂和形成是有机化学的核心问题之一。为了打破碳碳键，按照人们想要的方式重新组合，需要寻找合适的催化剂，这也是化学家面临的挑战。麻生说，今年诺贝尔化学奖的三位获奖者之所以获奖，是因为他们想出了如何指导烯烃分子“交换伴侣”，将分子成分重新组装成其他物质。

在20世纪50年代，科学家开发的催化剂都是多组分催化剂，主要原因是当时对反应机理还没有搞清楚，不知道哪种活性物质起作用，所以要用多种混合物来催化。这些催化体系还受到苛刻的反应条件和其他因素的限制，因此科学家们不得不进一步了解和理解反应的机理。

20世纪70年代，法国石油研究所的伊夫·肖万取得了理论突破。他阐述了烯烃与金属卡宾通过[2+2]环加成形成金属杂环丁烷中间体的相互转化过程，这一机理后来被广泛认可。金属卡宾是指一类有机分子，其中一个碳原子通过双键与一个金属原子相连。如果单纯用跳舞来解释，他们可以看作是一对手牵手的伙伴。在烯烃分子中，两个碳原子像二重奏中的舞伴一样手拉手跳舞。金属卡宾遇到烯烃分子后，两对情侣会暂时结合，手牵手跳四段。然后它们“交换伴侣”，结合成两个新的分子，其中一个是新的烯烃分子，另一个是金属原子及其新的伴侣。后者会继续寻找下一个烯烃分子，再次“交换伴侣”。

据介绍，烯烃的复分解反应法现在广泛应用于化学工业，主要用于药物和高级塑料材料的研发。通过肖万、格拉布和施勒克的工作，复分解方法变得更有效，反应步骤比以前更简单，所需资源大大减少。使用起来也更简单，常温常压下即可完成；对环境的污染也大大减少，使人类向“绿色化学”又迈进了一大步。

杨震说，20世纪，有机化学的发明是辉煌的，艺术作品很多，但最辉煌的发明是今年获得诺贝尔奖的“有机合成烯烃复分解反应”。杨震喜欢用“艺术”、“魅力”等词汇来形容自己的作品。他说，烯烃复分解反应法为有机化学家在研究过程中提供了一条“快速通道”，可以帮助他们更快地达到更好的艺术境界。

更神奇的是，这种方法为后基因组时代的生命科学研究提供了更好的可能性。杨震解释说，生命科学研究已经进入“后基因组时代”，主要研究人体的功能，最难的不是生物学部分，而是用什么样的化学来研究生命系统。人体内隐藏着一个复杂宏大的微观世界。当某些蛋白质的空间建模或表达出现问题时，人体会表现出一些疾病症状。医学的目的就是改变这种不正常的状态，恢复健康。这个研究过程中最大的瓶颈是，人类三万个活跃基因表达的蛋白质在体内做什么？当人的生理出现疾病症状时，哪些基因发生了变化？就像人类登月需要探测器一样，理解这个过程的手段或者说“探测器”就是化学小分子，也就是用小分子来探测患病部位，患病部位可以很快修复，调整到正常。如果能达到这种程度，就不用担心癌症等“不治之症”了。这是未来人们期待的奇迹。

因此，快速合成成千上万的小分子是下一步医学和药学研究的最大瓶颈。有机烯烃复分解反应法为这种活性小分子检测器的快速合成提供了一种可能，从而为人类最终认识自己开辟了一种新的可能。

人们同样关心，国内这方面的研究水平如何？杨震说，中国在这方面的研究还很薄弱，离诺贝尔奖还差得很远。《科学观察》(Science Watch)指出，按照引用次数计算，该领域是世界上热门的前沿科学。但据中科院文献情报中心统计，国内几乎没有这方面的重大课题和项目。

病原微生物研究的惊喜

中国科学院微生物研究所所长高福在接受《瞭望新闻周刊》采访时，用“惊喜”表达了很多业内同行的感受。

高福的“惊喜”在于，在病原微生物研究不再占据基础研究主流地位的今天，一个小小的幽门螺杆菌的发现就能获得最高科学奖。“喜悦”来自于非典、禽流感、猪链球菌病等传染病的“考验”，世界再次将目光投向似乎已经平静下来的病原微生物，关注传染病。更重要的是，诺贝尔奖的评选往往透露出一个新的研究方向和一个信号，这必然会导致全球科技资源在这个冷清多年的研究领域重新聚集，从而导致包括中国在内的世界各国传染病防控政策的积极变化，这无疑将对禽流感的预防产生积极而深远的影响。

从更广阔的视角来评价今年的诺贝尔生理学或医学奖，再次印证了其所倡导的“鼓励惊喜”的科研理念。1982之前，医学界一直认为胃病是由于情绪和神经紧张、工作压力所致，有“胃是人的第二张脸”的说法。所以当沃伦在1979第一次注意到幽门螺杆菌的时候，它与传统医学教条格格不入。20多年过去了，68岁的沃伦仍然记得当时艰难的研究处境:“要改变它是由压力和其他因素引起的想法太难了，几乎没有人相信它真的是由细菌引起的！”为了证明致病机理，沃伦的合作者马歇尔还喝下了含有病菌的溶液，结果得了重病。他们“自以为是”的创新精神和对科学的执着，也赢得了科技界的尊重。

高福透露，在诺贝尔奖公布之前，人们普遍看好已经获得阿尔伯特-玛丽·拉斯克基金会奖的DNA“指纹识别”和干细胞研究等领域。相对于分子生物学、神经科学、干细胞等领域的前沿研究成果，1982幽门螺杆菌的发现可以说是最“平民”的成就。所以获奖的消息一公布，就引起了不小的震动，甚至引起了一些争议。但是，人们也不得不承认，正是在马歇尔和沃伦的发现发表之后，世界上的相关研究才大幅上升。通过人体试验、抗生素治疗和流行病学研究，逐渐明确了幽门螺杆菌在胃炎和胃溃疡中的作用，科学家对该病原体致病机制的认识也不断加深。目前，医生可以通过抗体检测、内镜检查和呼吸试验来诊断幽门螺杆菌感染。研究表明，90%以上的十二指肠溃疡和80%左右的胃溃疡是由幽门螺杆菌感染引起的。正如评委会在获奖公告中所说，“胃溃疡终于不再是一种反复发作的慢性疾病”，而是成为了一种“可以通过短期抗生素和胃酸分泌抑制剂治愈的疾病”。马歇尔和沃伦的发现革命性地改变了世界对胃病的认识，大大提高了胃溃疡等疾病患者被彻底治愈的几率，为提高人类生活质量做出了贡献。

胃溃疡由微生物感染引起的结论启发了科学家的思考:微生物是否也在类风湿性关节炎的发病中发挥作用？目前，幽门螺杆菌与胃癌和一些淋巴肿瘤发病的关系也成为科学研究的焦点。虽然这些研究尚未得出明确结论，但正如诺贝尔奖评委会所说:“幽门螺杆菌的发现加深了人类对慢性感染、炎症和癌症之间关系的认识。”

幽门螺杆菌似乎对人类“情有独钟”，人类是这种病原体的唯一天然宿主。据估计，世界上约有50%的人胃里有幽门螺杆菌，但只有少数感染者会患胃溃疡等疾病。重庆第三军医大学微生物与免疫系主任邹在接受《瞭望新闻周刊》采访时，满脸兴奋。他所在的研究组攻关十余年的“幽门螺杆菌疫苗”有望在不久的将来投入商业化生产。发现该菌株的两位同事获得了诺贝尔奖，这对他们的研究无疑是一个巨大的好消息。他说，幽门螺杆菌的发现获得诺贝尔奖是很自然的，因为世界上有一半的人口或多或少受到幽门螺杆菌的威胁。与SARS、禽流感等重症传染病相比，该菌隐藏在胃黏膜内，发病过程渐进缓慢，具有极强的隐蔽性和欺骗性。中国是胃病大国。世界卫生组织的研究发现，在幽门螺杆菌感染高的地区，胃癌的发病率也高，因此两者之间存在密切的相关性。在中国，每年有20万人死于胃癌，居癌症死亡人数的前两位。

人们曾经认为抗生素可以有效控制大多数传染病，但SARS和禽流感的爆发使问题变得严峻。鉴于幽门螺杆菌感染面广、危害大，抗生素治疗易产生耐药性，且疗程长，邹课题组从1987开始研究幽门螺杆菌疫苗，希望从预防入手，造福人类健康。值得庆幸的是，该项目得到了科技部“863计划”重要科技计划的支持。在完成第一、二次临床试验后，2004年进入第三次临床试验，预计明年投产。据邹介绍，他所在的研究组在幽门螺杆菌疫苗方面是国内研究单位中进展最快的，国际上也有同行在进行疫苗研究，但只是在二期临床试验阶段。

“光梳”获奖的感觉

“科学创新的机会往往在于不同学科的交叉。飞秒激光和频率测量本来是两个不同的研究内容，但亨施等人巧妙地将飞秒激光用于频率测量，从而产生了光梳的新概念。”今年的诺贝尔物理学奖让中科院物理所研究员魏志毅感慨良多。他告诉《新闻周刊》展望，光梳实际上不是一个非常复杂的概念，也不像人们猜测的那样晦涩难懂。比如我们能提问吗？蜡烛发出的光和CD机使用的激光束有什么区别？光是否可以作为比原子钟更精确的手段来测量时间等等？今年诺贝尔物理学奖的研究成果已经回答了这些问题。

所谓的“光梳”有一系列均匀分布的频谱，就像梳子上的齿或尺子上的刻度。“光梳”可以用来确定未知光谱的特定频率。20世纪末，霍尔和亨施对“光梳”技术进行了有效的改进，其精度现在可以达到小数点后15位。

在我们不经意的生活中流逝的“时间”对物理学家来说有着特殊的意义。魏志毅表示，时间是目前所有物理量中最精密准确的基本单位，国际计量委员会已经正式宣布长度成为时间的推导单位。由于时间测量的准确性，它不仅是现代科技大厦的重要基石，而且在全球定位系统(GPS)和空间导航中发挥着核心作用。日常生活中无处不在的手机，就是基于高精度频率标准的微波原子钟的应用。

如何提高频标的精度一直是物理学家关心的问题。早在激光诞生后，人们就想到用光频代替微波钟作为新的时间标准。然而，如何高精度地连接微波频率和光频成为多年来制约这项研究的主要瓶颈。

早在20世纪70年代，德国科学家亨施等人就提出了用超短激光脉冲作为桥梁连接微波和光频的可能性。上世纪末，随着飞秒激光技术的飞速发展，霍尔的研究组首先成功实现了稳定的飞秒激光束，并利用它成功测量了772 nm波长的激光频率。

正是由于光梳的发明，人们第一次可以用微波频标直接测量光频标，进而有可能研制出精度更高的下一代光钟，实现用光频标校准微波频标。这一重大突破不仅被广泛认为是测频史上的革命性进步，而且推动了激光精密光谱学、阿秒(10 ~ 18秒)激光物理等学科的发展。

根据诺贝尔奖评审委员会公布的材料，由于霍尔和亨施的工作，“光梳”等技术的测量精度有望在未来得到进一步提高，并在多个领域找到应用。这些技术有望改善现有的全球定位系统，提高空间望远镜的观测精度。此外，类似的超高精度测量技术也可能应用于研究物质与反物质的关系，探测某些自然常数可能发生的变化。

中国科学院理论物理研究所研究员孙昌普说，我国对量子光学的研究是上世纪80年代才逐渐起步的。虽然起步较晚，但发展迅速，取得了一定的成绩。目前在中国科大、上海光机所、山西大学、中科院理论物理研究所都有不错的研究成果。

回顾近几年诺贝尔物理学奖的颁发，我们可以看到很多科学家都是因为与今年获奖者相关的研究而获奖，比如2001年诺贝尔奖获得者进行的玻色-爱因斯坦凝聚的研究，1997年获奖的中国科学家朱进行的激光冷却和囚禁原子方法的研究。孙昌普认为，诺贝尔物理学奖近年来更加关注光学领域的研究成果，一方面是因为该领域的研究成果往往与最前沿、最新的技术发展密切相关；另一方面，这些高科技的发展恰恰需要在非常基础的理论研究上做出努力。

魏志毅认为，中国应该营造更好的科研氛围，让科研人员有足够的时间吸收新鲜的知识和营养，可以不断地思考和探索，而不是把大部分时间花在按部就班地完成一些程序，填写许多急于反映成果的表格和报告上。他认为，中科院倡导和推动的知识创新工程和创新文化建设，从根本上认识到了中国以往科研体制的弊端。因此，“有理由相信，经过几年的积累和科研人员的勤奋努力，诺贝尔物理学奖在中国诞生了”。