龙族副校长言灵:具有根本影响的科学发现

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具有根本影响的科学发现

——本年度诺贝尔奖自然科学三大奖项简介
日期：2011-10-11 作者：方陵生 来源：文汇报

丹尼尔·舍特曼
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准晶体在原子层面的模样被称为“卓越的原子马赛克”
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医学奖：授予在免疫系统领域内作出重大贡献的三位科学家
    
    今年诺贝尔生理学或医学奖授予了美国、法国和加拿大的三位科学家——布鲁斯·博伊特勒（Brucebeutler）、朱尔斯·霍夫曼（JulesHoffmann）和拉尔夫·斯坦曼（RalphSteinman），以表彰他们在免疫学领域取得的研究成果。
    
    诺贝尔生理学或医学奖评委会认为，博伊特勒和霍夫曼揭示了人体天然的免疫系统，即人体的第一道抗御病原微生物的防线是如何被激活而发挥作用的；而斯坦曼的贡献在于发现了树突细胞激活免疫T细胞的功能。
    
物理学奖：授予发现宇宙正在加速膨胀的三位科学家
    
    今年诺贝尔物理学获得者的发现，从某种意义上说，可视为有史以来天文学领域内最大的发现，即宇宙不仅在扩张（这一观点在上世纪20年代就已经获知），而且是在加速扩张。
    
    这一发现是两个研究小组的研究成果，这两个研究小组在上世纪90年代开始一直在研究超新星，一个是由美国加州劳伦斯伯克利国家实验室的索尔·珀尔马特（SaulPerlmutter）领导的“超新星宇宙学项目”，另一个是由哈佛大学布莱恩·施密特（BrianSchmidt）领导的国际合作项目“高红移超新星搜寻项目”，当时在哈佛大学的亚当·里斯（AdamRiess）也参与其中。这三位科学家共享了2011年诺贝尔物理学奖。
    
    超新星有多种类型，较为典型的就是大家熟知的Ia型超新星，它们总是放出大致相同的能量和亮度，这意味着可以较为精确地测得它们的距离。此外，由于宇宙在膨胀，恒星或者星系远离地球的速度，也可从观察红移现象获知。
    
    这两个研究小组均发现远处超新星发出的光比预期的更微弱，换句话说，这些超新星的实际位置，比红移表明的距离更远，那么，一定存在着某种未知因素，令宇宙正在加速分离。
    
    这种神秘的东西究竟是什么，仍然只在人们的猜测之中，它虽被冠之以“暗能量”，但实际上物理学家等于是在说“我们对此仍然一无所知”，它可能涉及到出现在爱因斯坦广义相对论中的一个数学术语，即“宇宙常数”。
    
化学奖：授予发现准晶体的科学家
    
    与医学奖和物理学奖不同，由一位科学家获得了2011年的诺贝尔化学奖，获奖者为以色列理工学院的丹尼尔·舍特曼（Daniel Shechtman）。1982年4月8日，舍特曼博士用电子束轰击铝锰合金薄片，以研究其晶体结构。波状或粒子状的电子在通过晶体时会产生一种衍射图像，对衍射图像进行分析可获知某种晶体中原子的排列方式，舍特曼以此来研究晶体的内在结构。舍特曼在对晶体进行观察的实验中，发现了10重对称轴，但是根据几何学原理这是不可能的，那么问题在于，他正在研究的材料是否真的是一种晶体呢？凭借科学家的敏感，舍特曼立即意识到他发现了什么重要的东西，果不其然，他发现的是一种新的材料：准晶体。
    
    准晶体的发现给材料科学带来了革命性的变化。如今，8重、12重对称结构也相继被人们发现。准晶体通常拥有一些有趣的特性，如较低的热导率使得它们成为热的良导体，低摩擦率使得它们的表面异常平滑，拥有这些特性的材料可用作某种特殊用途的涂层，显示屏的液晶通常用的也是准晶体。  （方陵生  编译）
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