中国科学院大学 中国科学院大学新闻网

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创建于 2006年10月11日

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美国人包揽诺贝尔学术类奖项，特别由于科学奖没有政治性，因此，只要不带政治偏见，都不可否认这是个奇迹。 当世界其他国家都眼馋着美国风光之时，当各国都在忙于学习美国经验之时，美国人的反思，对全世界，多少显得有些幽默。 我们没有理由去对美国人的反思提出怀疑。他山之石，可以攻玉。我国作为发展中大国，要像许多国人所期望的那样尽快有自己的诺贝尔奖得主，成为科技强国，就需要学习和借鉴美国的经验，包括美国的反思。 ▲生理学或医学奖 颁给美国科学家安德鲁·法尔和克雷格·梅洛 理由：发现RNA(核糖核酸)干扰机制 ▲化学奖 颁给美国科学家罗杰·科恩伯格 理由：他在“真核转录的分子基础”研究领域的贡献 ▲物理学奖 颁给美国科学家约翰·马瑟(右)和乔治·斯穆特 理由：他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体形式和各向异性 ▲经济学奖 颁给美国经济学家费尔普斯 理由：通货膨胀和失业预期关系的理解方面的杰出贡献 瑞典科学院宣布的本年度3项科学类诺贝尔奖和经济学奖由美国人包揽，从而以包揽学术类奖项提前成为今年诺贝尔奖的最大赢家。 对美国人历年获奖者众多、且今年美国人再次获奖，一些欧洲学术界人士给出一种解释，即美国学术界对经济学研究的投入以及重视程度远超过其他国家。 但是一些美国科学家却在担忧。他们认为，随着资金与教育状况恶化，美国的科研工作正面临发展危机，独步天下的权威地位已经松动，诺贝尔奖的荣耀很容易使美国人沾沾自喜，忽视眼前的危机。 科研经费吃老本 在一片诺贝尔奖的风光背后，美国一些科学家在繁荣背后看到了令他们担忧的东西。 “诺贝尔奖只是衡量一个国家科学发展健康与否的一个标准，尽管它非常显著。”美国国家科学院主席拉尔夫·西瑟戎说。 西瑟戎说，第二次世界大战结束后，美国在研究型大学和政府实验室投入大笔资金，目前美国仍在受益于这一投资。 “其他国家正在努力增强它们的教育与科研能力，从科学领域已经逐渐尝到甜头。”西瑟戎警告说，“诺贝尔奖会走向更多的国家，而美国的蛋糕会越来越小。” 几名获奖科学家对美国在科研领域的资金投入并不满意。梅洛表达了对政府不断削减医学研究资金的担忧，称这种行为无异于浪费生命。 “我们有很好的机会，但我不得不说，他们并没有在基础医学项目上投入足够的资金。”这位马萨诸塞大学的分子医学教授说。 “没有投入足够资金的结果就是，当我们本可以帮助人们的时候，我们却只能宣判他们死刑。”梅洛说。 独享化学奖的科恩伯格表达了与梅洛类似的想法。他说，自己也正在担心政府研究基金不断减少。“许多年轻的科学家因此而梦想破灭，当他们得不到需要的研究资金时，他们只能去其他地方工作。”科恩伯格说。 科恩伯格的父亲、89岁的老科恩伯格目前仍在从事研究工作，他说，“我觉得自己非常幸运。”因为美国仍然在慷慨地支持他的研究。 “我们得到了足够的科研资金，这正是我们获得奖项的原因。”他说。 过于依赖外国裔科学家 美国国家科学院2005年底曾经向国会提交一份报告，在这份报告中，国家科学院警告说，美国科学界的竞争能力正在面临危机。 报告说，鉴于科技领域年轻的美国人越来越少，美国越来越依赖于外国裔的科学家与工程师。目前在美国工作的拥有博士学位的科学家或工程师中，超过38%是外国裔。2003年美国授予的工程学博士学位中，59%的学位授给了外国人。 承载美国未来的初等和中等教育同样面临落后危机。在最近的一项国际数学能力竞赛中，美国学生排名仅列第27位。 美国是高技术产品出口大国，但是在过去20年中，美国出口的高技术产品在全球市场中的份额已经从30%下降到17%。 美国国家科学院在报告中倡议政府提供奖学金以激励美国学生在大学学习科学、数学和工程学，并且建议政府在未来7年中加大基础研究基金投入，达到每年100亿美元。本报综合 美保持领先半个多世纪 自诺贝尔奖颁发以来，美国人共获奖228次，已有288位诺贝尔奖获得者，其中文学奖获得者11位，和平奖19位，经济学奖35位，化学奖58位，物理学奖78位，生理学或医学奖87位。美国人口占世界人口总数的比例不到5%，但获得诺贝尔科学奖的人数却占全球获得该奖人数的70%以上。排在第二位的英国只获奖75次，第三位的德国有65次，并且两国大都是在1901－1950年间获得诺贝尔奖的。 欧盟赶上至少需50年 2005年一项研究表明，一向号称科技“领先”的欧盟25国要赶上美国的创新水平，至少需要50年时间。欧洲的整体科技与创新投入水平落后于美国。量化研究显示，在科技投入方面，欧盟25国从1994年——2003年一直落后于美国，其科技投入占GDP百分比尚不足2%。美国在2003年的科技投入有所下降，但就在这一年，其科技投入占GDP百分比仍高于25%。欧盟与美国的差距表现在：专利数量?穴USPTO?雪，全民高等教育率，信息通讯研究的投入。 美国人的夺奖秘诀 美国人频繁地出现在诺贝尔奖的领奖台上，究竟有什么秘诀呢？ 国家大环境支持 致力网罗全球人才作为移民国家，美国一向致力于网罗全球人才，几乎每一个美国诺贝尔得主的背后都有庞大的人力资源在支持，这其中不乏有许多移民科研工作者。 资金支持不论资排辈美国通过国家和私人资金来源向基础研究投入了上百亿美元的经费。而像贝尔实验室这样一些由公司资助的项目，也将无数美元用于研究上。美国国家科学基金会主任丽塔·科尔韦尔说，这些经费都用在最需要用的地方。“我们资助那些最优秀最杰出的人。我认为，这是一种最强大的动力。”她说，在其它许多国家存在着一种“论资排辈的做法”。 鼓励创新挑战权威科尔韦尔说，科学家都被鼓励以不同于常人的思维方式去思维。他们的研究成果为计算机革命、更好地了解大脑疾病和推动物理学研究做出了贡献。她说：“一个重要因素，是鼓励创新精神和向各种假设提出挑战。” 培养学生独立思考“在小学和中学阶段，美国在世界上的排名仅在第28位或30位，落后于所有斯堪的纳维亚国家、瑞士、法国和德国。”一些调查结果表明，美国学生在一些统一的数学和其它学科的考试中落后于其它国家的学生。不过，在大学阶段，美国学生更注重于独立思考，而轻视机械式的学习方式。 科学家性格使然 学者善于露脸交流美国科学家们从来不把自己关在象牙塔里，他们愿意参加脱口秀，用精彩的“演出”激发观众对其课题产生兴趣。另外，美国科学家大多热衷科研交流，甚至科普宣传，这种学术互动为科学研究提供了一个交流平台。为了争取足够的资金支持，美国科学家们就必须练就撰写科研提案的好本领，这就会大大激发他们探索新课题的激情。 淡泊名利专心研究当45岁的梅洛获知自己获得诺贝尔医学奖后，他却感到很突然，认为自己还年轻，应该在10年或20年以后才能获得此奖。随后他表示将把一部分奖金捐给慈善机构。几乎没有一位诺贝尔奖得主当过官，甚至连大学校长、院长也没当过。爱因斯坦就曾拒当以色列总统，本次五位诺贝尔科学奖得主全是普通教授。 (来源：潇湘晨报)

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创建于 2006年10月11日

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1998年2月19日，两位遗传学家和同事在英国《自然》杂志上发表了一篇题为《双链RNA在秀丽隐杆线虫中有力而独特的遗传干扰作用》的论文。其中一位是华盛顿卡内基研究所胚胎学部39岁的安德鲁·菲尔，另一位是马萨诸塞大学癌症中心38岁的克雷格·梅洛。 2006年10月2日，瑞典卡罗林斯卡医学院诺贝尔奖评审委员会宣布，2006年度诺贝尔生理学或医学奖共同授予安德鲁·菲尔和克雷格·梅洛，以表彰他们发现了“RNA干扰机制—双链RNA沉默基因”。 今年47岁的菲尔现在是美国斯坦福医学院病理学和遗传学教授，10月2日凌晨2时左右，他在家中的厨房得知自己获得了诺贝尔奖。那一刻，他兴高采烈，但立即意识到科学是一项伟大的事业，他想到了所有帮助过这项研究的人们，认为自己实际上不过是这个伟大轮子中的一个小小齿轮。 今年46岁的梅洛现任马萨诸塞州医学院分子医学教授，与菲尔相反，他是在清醒状态中得知这一消息的。凌晨时分，他为患Ⅰ型糖尿病的女儿检查血糖，指标很正常，在回寝室的途中，电话骤然响起，这是一个来自瑞典的电话。这一刻，菲尔确实是双喜临门。他说：“刚开始我不相信，我认为这项研究不可能这么快就被完全理解。我认为自己太年轻不可能获奖，获奖应该是几年后的事。我还没有准备好。” 诺贝尔奖评审委员会的公报中称：“他们的发现澄清了许多令人迷惑和矛盾的实验结果，揭开了大自然控制遗传信息流动的一种机制，他们开创了一个崭新的研究领域。” 中心法则的困惑 生命的遗传信息储藏在细胞核中的脱氧核糖核酸(DNA)中。DNA的信息被信使核糖核酸(mRNA)复制，mRNA再将这一指令送到生产蛋白质的细胞质中。弗朗西斯·克里克(France Crick)是1962年诺贝尔生理学或医学奖获得者，他将遗传信息从DNA通过mRNA转到蛋白质的流动过程称为分子生物学的中心法则。从消化食物的酶、大脑中接受信息的受体，到防御细菌的抗体，蛋白质与生命的过程息息相关。 人类基因组有约3万个基因。然而，只有少部分基因在细胞中发挥作用。基因的表达主宰了蛋白质的合作，这一过程由mRNA复制DNA信息的转录机制所控制。早在40多年前，法国诺贝尔奖获得者雅各布(Francois Jacob)和莫诺(Jacques Monod)发现了基因表达的基本调控机制。今天，我们知道这一机制主宰着从细菌到人类的整个进化过程，科学家们在此基础上发展出基因技术，也就是说将DNA序列注入细胞中生产新型蛋白质。 上世纪90年代，分子生物学家们得到了一系列难以解释的意外结果，其中最引人注目的是，生物学家们观察到：为了增加矮牵牛花花瓣的颜色深度，他们将一种形成花朵红色的基因注入花中，结果不仅花朵的颜色没有增加，而且花儿完全退色，花瓣变成了白色。究竟是什么机制导致这种异常现象呢？科学家们为此困扰不已。 发现的那一刻 面对植物学领域出现的一系列不可思议的基因沉默实验结果，菲尔和梅洛决定研究基因的表达究竟是如何被控制的。菲尔当时在卡内基华盛顿研究所工作，他说，对实验的嗅觉将他和梅洛引入这个领域。两人对生命周期只有9天的秀丽隐杆线虫的实验研究揭开了这个谜底。 他们将一种编码肌肉蛋白质的mRNA注入秀丽隐杆线虫中，发现线虫的行为并没有由此产生什么变化。携带的这种遗传密码的mRNA被称为“正义mRNA”，携带反遗传密码信息的mRNA则被称为“反义mRNA”。两人又将反义mRNA注入线虫中，同样没有发生什么变化。但是，当他们将正义和反义mRNA同时注入线虫时，线虫出现了奇特的颤搐运动。类似的运动在编码这种肌肉蛋白质的基因完全缺失的小鼠中出现过。梅洛回忆说：“这是发现的那一刻，双链RNA沉默了基因!这是多么令人激动而有趣的现象。” 为什么会出现这种现象呢？原来，当正义和反义mRNA相遇时，它们彼此纠缠形成双链RNA。菲尔和梅洛推测：是这种双链RNA分子沉默了携带了同样遗传信息的基因吗？他们将携带另外几种线虫肌肉蛋白质遗传信息的双链RNA分子注入线虫体内。在每次实验中，携带某种遗传密码的双链RNA总能沉默含有相同密码的基因的表达，因此由这种基因编码的蛋白质就不再形成。 在一系列简单而出色的实验后，菲尔和梅洛认为，双链RNA能抑制含同样密码的特定基因的表达，这种RNA干扰现象可在细胞间扩散甚至能遗传。他们认为这种RNA干扰是一种催化过程。他们的研究结果发表在1998年2月19日出版的《自然》杂志上。 揭开谜底 在此之后的几年中，菲尔和梅洛开始研究单链RNA不能沉默基因的原因，他们揭开了双链RNA干扰机制的秘密。 双链RNA被一种名为Dicer的蛋白质识别并与之结合在一起，Dicer将双链RNA切割成碎片般的小片段。之后，小片段与另一种名为RISC的蛋白质结合在一起，RISC会去除双链RNA小片段中的一个链，只留下单链RNA与自己在一起。结果，这种RISC复合体像侦探一样探测mRNA分子，一旦mRNA与自己的RNA片段所携带信息匹配，RISC复合体就将它与自己结合起来，然后把它切割片断并毁灭。对应的基因就这样被沉默了。 RNA干扰是生命体尤其是低等动物对付病毒的一种自然防御机制。许多病毒含有双链RNA遗传密码，当这类病毒感染细胞时，它会向细胞注入它的RNA分子，这种分子立即与Dicer结合，RISC被激活，病毒RNA因此被降解，感染的细胞得以生存。除了有这样的防御机制外，像人类这样的高等动物还发展出包括抗体、杀手细胞和干扰素这类的免疫防御系统。 拓展全新领域 菲尔和梅洛的发现打开了崭新的篇章。如今，RNA干扰技术已被用于调控人类基因的表达。我们身体中的几百个基因可编码一种名为microRNA的小RNA分子。这种小分子含有其他基因的几种密码，它能形成双链RNA结构，激活RNA干扰机制从而阻断蛋白质的合成。 科学家认为，RNA干扰技术不仅是研究基因功能的一种强大工具，不久的未来，这种技术也许能用来直接从源头上让致病基因“沉默”，以治疗癌症甚至艾滋病，在农业上也将大有可为，在最近的动物实验中，RNA干扰技术成功地沉默了小鼠体内导致高胆固醇的基因。前景令人兴奋，新机会还在不断涌现，但也有科学家警告RNA干扰的潜在危险，比如实验也显示它能致死小鼠。研究人员必须在临床试验中小心谨慎。 尽管RNA干扰的应用方兴未艾，但梅尔的兴趣仍然在基础研究上。他说：“至今我们对这种机制还有许多不了解的地方。如今，看到如此之多不同领域的人都聚集在一起研究这种机制，这是多么激动人心的事。” (来源：科学网　作者：王丹红)

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在开始用酵母细胞研究转录过程前，科恩伯格研究小组用了10年的时间来精心调试这个系统。许多研究小组也许早就放弃了，因为几年的时间过去了，他们没有任何实质性的结果，也不能发表论文。 1965年，18岁的罗杰·科恩伯格与父亲阿瑟·科因伯格和保罗·伯格(Paul Berg)合写了一篇论文，这是一篇晦涩难懂的论文——《与结晶性酵母细胞色素b2相关的DNA异种性》，但这篇论文注定是一篇非凡的学术珍品，因为论文中的三位作者先后荣获诺贝尔奖： 老科恩伯格与他人分享1959年诺贝尔生理学或医学奖，柏格与另外两人获得1980年诺贝尔化学奖。2006年，诺贝尔化学奖授予罗杰·科恩伯格一人，以表彰他对真核转录的分子基础的研究，他获奖的工作于2001年发表在美国《科学》杂志上。 尽管从论文的发表到获奖只有5年的时间，但这是一项需要极大信心和巨大投入的工作。“刚开始大家认为这明显是不可能的，有太多的问题基本上不可克服。这项研究的最初想法出现在30多年前，20多年前开始认真向这个方向努力。”10月4日，科恩伯格在接受诺贝尔奖官方网站总编辑采访时如是说。 科恩伯格感谢美国国家卫生研究院(NIH)提供的非同寻常的最重要支持，他说：“NIH从1979年开始资助我的工作，即使当初根本就不知道这项研究是否会成功。我们的研究全部是由NIH资助的。” 生命的故事 今年的诺贝尔化学奖授予科恩伯格，因为他在分子水平上研究了储存在细胞核基因中的信息如何被复制、转送到细胞的其他地方，用以制造蛋白质，这个过程被称为转录，他首次在真核细胞生物中拍摄到了生命中这个动态过程的真实照片。 持续转录DNA中的遗传信息是所有生命的中心过程。因为DNA分子位于细胞核中，它所携带的遗传信息必须复制到信息RNA分子，再由它带到细胞生产蛋白质的地方，蛋白质构建了生命的器官和功能。 如果转录过程被干扰，那么细胞中蛋白质的生产就会停止，生命就会死亡。比如，一种形状如伞的毒菌有死亡之帽之称，因为伞帽上的毒素会抑制在转录过程中起核心作用的RNA—聚合酶的功能，几天后，当毒素从肠扩散到肝和肾时，它们就被损害了。而且，包括癌症、心脏病和各种不同炎症的发生也与转录过程出现问题有关。 身体中所有的细胞都含有相同的遗传信息，但为什么不同的细胞总是各司其职呢？比如皮肤细胞负责皮肤细胞的更新、肝脏细胞负责肝脏的更新，原因是这些器官中遗传信息的转录方式不同。要了解干细胞为何能分化成不同的细胞，必须深刻认识遗传信息的转录过程是如何被调控的，这也有助于在医学上实现干细胞的全部潜能。 DNA分子有4个基本的构件，即碱基G、C、A、T，碱基对是由氢键连结的一对互相匹配的碱基。RNA也是由相应的碱基构成。隐藏在这些分子中的遗传信息是由这些碱基的排列方式决定的。因此，遗传密码仅仅由4个字母组成。 DNA分子是由碱基对联结起来的双螺旋分子链。当DNA双螺旋分开成单链并以此创建RNA链的模板时，转录过程便开始了。一个基本的问题是：究竟是什么样的机制保证RNA的碱基对按对应于DNA单链的正确序列结合在一起？答案隐藏在一个控制这个过程的特定酶中：RNA—聚合酶。解开这个谜的人是科恩伯格。 家学渊源 承前启后 科恩伯格1947年出生于圣路易斯，是家中的长子，他有两个弟弟。12岁时，他随父亲前往瑞典斯德哥尔摩领取诺贝尔奖，当父亲问他在圣诞节需要什么时，他说：“在实验室呆一个星期。” 小科恩伯格1967年毕业于哈佛大学，1972年在斯坦福大学获得博士学位，之后到英国剑桥跟随诺贝尔奖获得者亚当·克鲁格和弗朗西斯·克里克攻读博士后，他的研究对象是真核生物细胞核中由核酸与蛋白质组成的核酸复合物——染色质。他的主要研究领域是生物化学，研究对象是RNA—聚合酶。如今，他是斯坦福大学结构生物学教授。 2001年，科恩伯格创建了第一张RNA—聚合酶的全动态照片。在这幅图片中，如丝带般杂乱的分子是RNA-聚合酶，它们支撑着单链DNA分子。这些聚合酶分子在保持DNA链处于正确位置时也创建了一个极小的“空穴”，这个空穴只允许与DNA链上的碱基配对的碱基进入RNA链，这样，通过一个个的碱基配对，RNA链就像拼凑七巧板一样形成了。(见图片) 诺贝尔奖的公告中称：“这张照片真正革命性的地方是科恩伯格抓着了转录的过程。我们在这张照片中看到了RNA链的形成过程，DNA分子、聚合酶和RNA在这个过程中的精确位置。” 这张图片是怎么创建的呢？科恩伯格采用了一个绝妙的方法。在RNA链的形成过程中，他从溶液中取走其中一个必需的碱基对，导致RNA链在需要这个碱基对的插入时因找不到它而将转录过程停止，然后创建出这些分子的晶体，再用X射线拍照，利用这种照片，计算机计算出分子中原子的真正位置，这张图片就是由一台计算机这样制作出来的。 今天，为了描述一个生物分子而将它们制作成晶体并不是一件难事，然而，要在晶体中抓住一个化学反应的瞬间却异常困难，仅仅拥有良好的晶体学技术是不够的。剑桥大学的转录专家Steve Jackson赞美科因伯格的全才风格，他对《自然》杂志说：“罗杰采用的方法结合了生物化学、结构生物学和分子遗传学和功能研究。” 十年培育酵母细胞模式 科学家们曾经相信真核生物与细菌的转录过程非常类似，然而，经验证明真核生物的转录过程复杂得多，第一个RNA-聚合酶就是从哺乳动物的肝脏中提取的，但研究这类分子极为困难。因此，细菌成为第一个用于转录过程研究的生物。 1965年诺贝尔生理学或医学奖授予雅克、莫诺和洛夫，以表达他们对细菌转录过程的详细描述。除RNA-聚合酶外，还有一个名为西格马因子的分子在细菌转录过程开始时是必要的，它附着在RNA-聚合酶上，通过识别DNA链上的特别密码来告诉RNA-聚合酶遗传信息的起点和终点。但科学家们在真核生物中没有发现相应的西格马因子。原来，真核生物中的西格马因子是5个不同的分子复合体，它们统称为普通转录因子，然而，寻找并提取这5个转录因子是一件辛苦的工作。 科恩伯格在这一阶段的贡献是发展了用于实验室研究的全新酵母细胞体系。酵母像人类一样是真核生物，但它比其他真核生物更容易操作，尽管如此，科恩伯格小组用了10年的时间才培育出适合用于转录过程研究的酵母细胞系统，功夫不负有心人，这个系统让他得以提取出充足的RNA—聚合酶和其他转录因子，并将它们制作成晶体。 在这个酵母细胞系统中，科恩伯格还发现了控制转录过程开关的另一种分子复合体——调节器，它指挥特定遗传密码的开或闭，从而只转录特定的信息，如生成肝脏或肾脏的信号。诺贝尔奖公告称调节器的发现是“认识转录过程的一个真正里程碑”。 情理之中 意料之外 2006年10月的第一周成为斯坦福大学和科恩伯格家族的“诺贝尔奖周”，10月2日，该校的遗传学家安德鲁·菲尔荣获诺贝尔生理学或医学奖，10月4日，科恩伯格获诺贝尔化学奖。老科恩伯格是1959年的诺贝尔生理学或医学奖得主。科恩伯格父子成为历史上第6对获得诺贝尔奖的父子。如今，老科恩伯格是斯坦福大学的荣誉退休教授，10月4日，他在大学为儿子获奖举行的新闻发布会上说：“一段时间以来，我认为他完全配得上这个奖”，“他的工作令人敬畏”。 但在新闻发布会上，小科恩伯格仍为获奖的消息而目瞪口呆，他说，当别人说他也应该获得诺贝尔奖时，他认为这是不可能的事，最近几年他也曾想过这种可能性，但当它真正来临时仍然感到震惊，他说：“这是不可能期望的事。” 科恩伯格独享诺贝尔化学奖表明他所揭示的结构信息的重要性，有人认为科恩伯格的这项研究也应该获得生理学或医学奖，但英国癌症研究中心的基因转录专家Jesper Svejstrup说：“在根本上，这是化学。” (来源：科学网　作者：王丹红)　

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“今年诺贝尔物理学奖授予了天体物理学中的宇宙学分支。主要表彰约翰·马瑟和乔治·斯穆特在两个方面做出的工作：一是精确测量出宇宙微波背景辐射的波长分布的黑体谱形；二是发现宇宙微波背景辐射在不同方向上有着极其微小的温度差异，也就是所谓的各向异性。”在得知今年诺贝尔物理学奖颁给两位美国物理学家后，中国科学院紫金山天文台研究员、天体物理学家、中科院院士陆埮评论说。 了解宇宙中恒星和星系的形成过程 宇宙学红移、微波背景辐射和氦丰度是“宇宙大爆炸”学说的三大支柱。陆埮介绍说，按照大爆炸宇宙论的主要观点，宇宙有过一段由热到冷、由密到稀不断膨胀的演化过程。在大爆炸开始后0.01秒，宇宙的温度约为1000亿度，主要物质成分为处于热平衡状态的轻粒子。随着宇宙的膨胀，温度就不断下降。当宇宙年龄约为38万年，宇宙温度降到3000度左右时，其中带正电的原子核将俘获带负电的电子而成为中性原子，光子因不能与中性原子发生作用而遗留下来，成为保持黑体谱形的背景辐射。此后，中性原子因引力作用而集聚起来，形成恒星、星系，并逐渐演化成我们今天的宇宙。由于宇宙一直在膨胀，遗留下来的背景辐射的波长也随着增长，波长增长相当于等效的温度下降。到了今天，当时3000度的温度就降为今天的2.7度，背景辐射的波长就增长到了微波的范围，因而成为了今天的微波背景辐射。马瑟等直接测出了微波背景辐射的黑体谱形，与大爆炸宇宙学所预言的精确一致。 马瑟和斯穆特的研究对象是今天的宇宙微波背景辐射，它反映了宇宙年龄大约为38万年的早期状态。这是我们所能直接看到的最早的宇宙形态，也是大爆炸宇宙学预言的结果。测量宇宙中的微波背景辐射，可以“回望”宇宙的早年。借助COBE卫星，斯穆特等发现了微波背景辐射的各向异性，正是这种微小差异起到了今天宇宙中所看到的恒星和星系以及更大尺度的结构的“种子”的作用。如果没有这种各向异性，那么今天的宇宙很可能完全不是现在这个样子，其中的物质也许像淤泥一样均匀分布。“国外有学者评价发现微波背景辐射各向异性的意义时说，'就像看到了上帝的脸’。就是说，这是我们所能直接看到的宇宙的最早图像。” 极大和极小尺度研究奇妙地结合了起来 “在天体物理学领域，这已经是第二次因研究微波背景辐射而获诺贝尔奖了。”陆埮说，20世纪60年代初，美国贝尔电话实验室的两位科学家建立了一架高灵敏度天线，以改进卫星通讯能力，并用来测量天空中的噪声源。在实验过程中他们发现，在扣除地球大气吸收、地面噪声等已知噪声源的影响后，仍然存在无法解释的剩余微波噪声。1965年，他们确定这种噪声相当于温度约为3K的微波黑体辐射，并表现为各向同性分布，且不随观测时间而发生变化。尽管他们无法对这种噪声作出解释，但可以断定，它不可能来自任何特定的辐射源。科学家们相信：这种找不到来源的噪声正是宇宙微波背景辐射。这一意外发现让人们可以从中捕获宇宙创生早期的重要信息。彭齐亚斯和威尔逊两位学者也因此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。 陆埮说：“虽然人们在上世纪60年代就已知道微波背景辐射的存在，但针对这种大爆炸'余烬’的测量工作一开始都是在地面上展开，进展十分缓慢。彭齐亚斯和威尔逊只是利用地面天线测量，仅仅测量了一个特定波长的情形。接着又有许多人在各个不同波长上进行了测量，所得结果完全符合黑体辐射的谱形。但是，他们是用不同的仪器，在不同的条件下进行的测量。借助1989年发射的COBE卫星，马瑟和斯穆特领导的研究团队首次完成了对宇宙微波背景辐射的太空观测。他们对COBE卫星测量结果进行分析计算后发现，宇宙微波背景辐射与黑体辐射非常吻合，而且是一次完成的各个波长上的测量，从而为大爆炸理论提供了进一步支持。” 按照大爆炸宇宙模型，宇宙诞生之初物质的密度和温度都极高，那时既没有原子和分子，更谈不上恒星与星系，有的只是极高温的热辐射和与它耦合的高能粒子。于是，早期的宇宙成了粒子物理学研究的对象。粒子物理学家也希望从宇宙早期演化的观测中获得一些信息和证据，来检验极高能量下的粒子理论。就这样，物理学中研究最大尺度的宇宙学和探究极小对象的粒子物理学竟奇妙地衔接在一起，结成为密不可分的姊妹学科，犹如一条大蟒咬住自己的尾巴。 学科交叉和团队协作才能在天体物理领域作出成绩 大型地面和空间天文望远镜的相继投入使用，大量观测数据的获得以及理论研究的深入，极大地扩展了人们对宇宙奥妙的了解，激发了人类研究宇宙的起源与演化的兴趣。今天，发生在宇宙中的超新星爆发、恒星的形成、喷射、黑洞和γ射线暴等现象，已成为高能高密物理领域研究的前沿课题。2002年，美、日科学家以他们在“探测宇宙中微子”和“发现宇宙X射线源”方面取得的成就，获得诺贝尔物理学奖；2004年，美国科学家因发现“粒子物理强相互作用理论中的渐近自由现象”而获奖。陆埮说：“我相信这一领域可能还会取得一些能获诺贝尔奖的成就，因为这一领域还有些非常重要的问题有待解决。” 马瑟和斯穆特带领一个上千人的研究团队，共同完成了对宇宙微波背景辐射的太空观测研究。现在，天体物理学研究越来越依赖大科学装置。“我国在国家天文台即将建成的LAMOST(大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜)是一个非常重要的研究大尺度结构的设备。它必将会对宇宙学的研究作出重要贡献。”陆埮说，“在这一领域，国内的高能物理研究所、理论物理研究所、北大、科大和清华，以及上海天文台、紫金山天文台、南大、北师大等都作过这方面的探究。我们要在这方面有所作为，必须尽可能地利用各种大科学装置，使高能物理、天文学、物理学等相关学科的研究者都参与其中，用学科交叉和团队协作的力量来完成。” (来源：科学网　作者：张双虎)

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