物理学奖

　　获奖者小传

　　阿列克谢·阿布里科索夫：拥有俄罗斯和美国双重国籍。1928年生于莫斯科，1951年在莫斯科物理问题研究所获物理学博士学位，现就职于美国伊利诺伊州国立阿贡实验室。他 曾在俄罗斯的多家研究所和大学工作，涉足超导体、金属、半金属和半导体等多个研究领域。

　　维塔利·金茨堡：俄罗斯科学家。1916年生于莫斯科，1942年在莫斯科大学获物理学博士学位，曾任莫斯科列别杰夫物理研究所理论室主任，现为俄罗斯科学院顾问。他在上世纪50年代与一些科学家率先提出了有关Ⅱ型超导体的理论。

　　安东尼·莱格特：拥有英国和美国双重国籍。1938年生于伦敦，1964年获牛津大学物理学博士学位，现为美国伊利诺伊大学厄巴纳-尚佩恩分校教授。

　　科学贡献

　　这些科学家在超导体和超流体理论上作出了开创性贡献，他们让超导电性“走”出了超低温世界。超导电性和超流性是极端低温状态下发生的两种现象。目前，超导体材料被广泛应用于核磁共振成像和粒子加速器等领域，而超流体则让人们更深入地了解物体在低温状态下的表现形式。

　　对生活的影响

　　超导材料的用途非常广泛，比如在磁悬浮列车、核磁共振成像、超导发电、超导计算机、输电和储能等方面都有很大用处。如今世界各国对超导的研究越来越热，而重中之重就在于常温超导。有专家预测，这种技术一旦推广应用，总体上可以节约目前三分之二的电力。

　　(张东操根据诺贝尔奖网站最新资料整理)

　　-解读

　　物理学奖凸显基础研究的重要性

　　本报记者原春琳

　　今年的诺贝尔物理学奖由3位从事基础研究的物理学家获得，凸显出基础研究的重要性。北京大学物理学院低温物理学家阎守胜教授向记者介绍了这3位科学家的研究情况。

　　阿布里科索夫和金茨堡的研究涉及超导电性。自从1911年超导电性发现之后，有两个问题一直是物理学家关注的焦点：一是超导电性产生的物理机制，这个问题在上世纪50年代中期因BCS理论的出现而得到解决；二是超导电性的应用。人们希望利用它能无阻地通过电流的特性来输电、产生强磁场等，但电流或磁场稍大超导电性即不复存在，问题一直没有得到解决。经过人们长期的努力，现在超导磁体已是成熟的技术，在核磁共振成像和高能加速器上的应用已为公众所熟知。这类得到应用的、在强磁场下还能保持超导电性的超导体被称为第二类超导体。描述第二类超导体行为的理论正是1957年阿布里科索夫给出的，他的理论是超导体强电应用的基础。阿布里科索夫理论的出发点是1950年金茨堡和朗道提出的理论，理论预言了第二类超导体的存在，并给出这类超导体的一些特征，但限于当时的条件，未能有更深入具体的描述。今天授予他们诺贝尔奖，一方面是因为超导磁体的强电应用已成为现实；另一方面是因为1986年以来高温超导材料的出现，使超导材料在强磁场产生、电力传输、能量储存等方面的应用有可能在比液体氦高得多的液体氮温度下实现。高温超导材料是极端的第二类超导体，在对这种新的、重要的材料的研究中，更显示出他们的理论的重要性。

　　金茨堡和朗道的理论不仅是阿布里科索夫理论的出发点，今天还广泛用于超导电性研究的其他方面，以及物理学的其他领域，如用于基本粒子的弦理论中。

　　莱格特获奖的主要贡献是他上世纪70年代有关超流液体氦—3的理论。超流氦—3是比人们熟悉的、上世纪30年代后期发现的超流氦—4复杂得多的超流状态，莱格特的理论加深了人们对这一状态的认识，并得到实验的证实，非常成功。实际上，世界所有物质都是由粒子组成的，而粒子只有两种，一种是玻色子，另一种是费米子，他们遵从不同的统计规律。要了解世界，必须先了解最简单的体系，液体氦—3是最简单的费米子体系，从这一点说，莱格特理论是重要的。实际上，已经证实他的发现对了解其他领域，如液晶物理、粒子物理和宇宙学中复杂的物态间的转变是很有价值的。

　　莱格特在上世纪80年代曾经访问过北京大学。当时阎守胜教授是他的陪同。阎教授说，记得他说话语速极快，字写得也非常快。看他写字仿佛一条线在抖。我们都说这是因为他太聪明了，脑子转得太快。当年莱格特访华时只有40来岁，是英国皇家学会最年轻的会员。他作学术演讲时，能坐300人的教室挤满了同学，很多同学没有位置，只好站着。讲完以后，很多同学希望了解他成功的秘诀，他的回答很简单，只说了一句话：刻苦努力。

　　生理学或医学奖

　　获奖者小传

　　保罗·劳特布尔：美国科学家。1929年生于美国俄亥俄州小城悉尼，1951年获凯斯理工学院理学学士学位，1962年获费城匹兹堡大学化学博士学位。1963年至1984年间，劳特布尔作为化学和放射学系教授执教于纽约州立大学石溪分校。在此期间，他致力于核磁共振光谱学及其应用的研究。劳特布尔还把核磁共振成像技术推广应用到生物化学和生物物理学领域。1985年至今，他担任美国伊利诺伊大学生物医学核磁共振实验室主任。

　　彼得·曼斯菲尔德：英国科学家。1933年出生于英国伦敦，1959年获伦敦大学玛丽女王学院理学学士学位，1962年获伦敦大学物理学博士学位。1962年到1964年担任美国伊利诺伊大学物理系助理研究员，1964年到英国诺丁汉大学物理系担任讲师，现为该大学物理系教授。除物理学之外，曼斯菲尔德还对语言学、阅读和飞行感兴趣，并拥有飞机和直升机两用的飞行员执照。他进一步发展了有关在稳定磁场中使用附加的梯度磁场的理论，为核磁共振成像技术从理论到应用奠定了基础。

　　科学贡献

　　他们在核磁共振成像技术领域的突破，是医学诊断和研究领域的重大成果。在如何用核磁共振技术拍摄不同结构的图像上获得了关键性发现，这些发现导致了在临床诊断和医学研究上获得突破的核磁共振成像仪的出现。

　　对生活的影响

　　正确而及时的诊断对于患者而言至关重要。核磁共振成像技术的普及挽救了很多患者的生命。这种方法精确度高，可以获得患者身体内部结构的立体图像。根据现有实验结果，它对身体没有损害。从原理到实际应用往往有漫长的距离。20世纪70年代初期，核磁共振成像技术研究才取得了突破。第一台医用核磁共振成像仪于20世纪80年代初问世。

　　目前核磁共振成像仪在全世界得到初步普及，已成为最重要的诊断工具之一。2002年，全世界使用的核磁共振成像仪共有2.2万台，利用它们共进行了约6000万人次的检查。

　　(张东操根据诺贝尔奖网站最新资料整理)

　　-解读

　　核磁共振成像：将继续改变我们的生活

　　本报记者蓝燕

　　美国科学家保罗·劳特布尔和英国科学家彼得·曼斯菲尔德直到本月6日，才由于他们在几十年前提出的理论而荣获了世界科学界的最高荣誉———诺贝尔奖，而且是诺贝尔生理学或医学奖。

　　卡罗林斯卡医学院诺贝尔奖评选委员会在宣布他们的获奖理由时称：两位获奖者在如何用核磁共振技术拍摄不同结构的图像上获得了关键性发现。这些发现导致了在临床诊断和医学研究上获得突破的核磁共振成像仪的出现。

　　核磁共振成像仪对今天的中国百姓来说并不陌生。如今在大中城市稍具规模的医院里，甚至设备条件较好的县医院里都有它的身影。检查完毕，患者很快可以得到一张反映自己病患部位的清晰图像。

　　一个导致核磁共振成像仪产生的发现，而不是核磁共振成像仪本身，为什么会获得今年的诺贝尔生理学或医学奖？中国协和医科大学阜外心血管病医院影像中心主任、博士生导师何作祥博士认为：“也许可以这么说，发现了核磁共振的原理，就开创了一种认识物质的新思路或新途径。它过去增加了我们认识疾病的手段，今后有可能继续改变我们的生活。”

　　何博士说，准确地讲，核磁共振成像仪现在被医学界称为磁共振成像技术。在它之前，从影像诊断的范畴说，人类已经陆续使用放射学、超声学和核医学认识肌体的病变。但是，人体确实太复杂了，要想对一个疾病认识得更准确，多一种认识角度肯定更为有利。磁共振成像技术就是使我们可以根据肌体组织的磁场变化，来判断有无异常情况出现。从而提高了医生诊断疾病的正确性。

　　比如说我们常见的肿瘤，由于有了核磁共振成像技术，医生提高了鉴别良性或恶性肿瘤的准确性。

　　据资料显示，从上世纪70年代初保罗·劳特布尔和彼得·曼斯菲尔德先后提出核磁共振理论，到1982年第一台核磁共振成像仪问世，大约是10年时间。而中国的普通患者在医院使用上这种先进的影像检查设备，也就是又过了10年左右。这样一项迅速进入人们生活的影像技术其原理早就清清楚楚，那为什么不是在20年前或10年就获奖？记者向何博士提出了这个并不属于他的研究范畴的问题。

　　“也许许多人对诺贝尔奖的理解不是十分恰当。”何博士说，诺贝尔科学奖不是一般的新技术奖，发明出来便产生效益。一种能改变人们生活的新的理论，是需要很长时间、大量的实证去证明它正确与否。核磁共振成像原理就是这样一种理论，它的问世也许并不轰轰烈烈，但它会长时间地改变着我们的生活。何博士介绍，目前，在磁共振成像技术的研究中有几个方向很受世界科学界关注。一个是脑科学中关于人的认知功能的研究；另一个是临床医学中关于冠心病的心肌灌注显像的研究、关于心肌活力检测的研究等；再有就是它为21世纪医学发展的重要方向———分子显像提供了重要的研究手段。

　　化学奖

　　获奖者小传

　　彼得·阿格雷：美国科学家。1949年生于美国明尼苏达州小城诺斯菲尔德，1974年在巴尔的摩约翰斯·霍普金斯大学医学院获医学博士学位，现为该学院生物化学教授和医学教授。

　　罗德里克·麦金农：美国科学家。1956年出生，在美国波士顿附近的小镇伯灵顿长大，1982年在塔夫茨医学院获医学博士学位，现为洛克菲勒大学分子神经生物学和生物物理学教授。

　　科学贡献

　　他们发现了细胞膜水通道，以及对离子通道结构和机理研究作出了开创性贡献。这是个重大发现，开启了细菌、植物和哺乳动物水通道的生物化学、生理学和遗传学研究之门。

　　对生活的影响

　　水溶液占人体重量的70%。生物体内的水溶液主要由水分子和各种离子组成。它们在细胞膜通道中的进进出出可以实现细胞的很多功能。水分子是如何进出人体的细胞的？了解这一机理将极大地帮助人们更好地认识许多疾病，比如心脏病、神经系统疾病等。他们的发现阐明了盐分和水如何进出组成活体的细胞。比如，肾脏怎么从原尿中重新吸收水分，以及电信号怎么在细胞中产生并传递等等，这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。

　　(张东操根据诺贝尔奖网站最新资料整理)

　　-解读

　　化学奖对结构生物学家是一个重要灵感

　　本报记者原春琳

　　两名从事生命科学研究的科学家获得今年的诺贝尔化学奖，这并不稀奇。北京大学生命科学学院周曾铨教授曾经统计过，诺贝尔奖化学奖100多年的历史上，已经有几十位生物学家获得过该项奖项。

　　在瑞典皇家科学院的官方网站上这样介绍两位科学家所取得的成就：人体成分约70%由盐水构成。这两位科学家的重要贡献在于他们发现并阐明了盐类成分(离子)是如何在人体细胞内外传输的机理。它提供了理解诸如肾脏是如何从初始尿液中重新获得水分，神经细胞中的电信号是如何产生及如何传导等问题的分子基础。

　　实际上，早在十九世纪中期，人们就猜想人体细胞一定存在用以传输水分的特别的通道。然而，直到1988年，才由阿格雷在分离一种膜蛋白上获得成功，约一年后，他明白了这个蛋白一定就是长期以来所寻求的水通道。这一决定性的发现打开了通向细菌、植物及哺乳动物体内水通道的生物化学、生理学以及遗传学等完整的系列研究之门。今天，学者们详知水分子通过细胞膜的方式并了解为何只有水分子能穿过而不是其他更小的分子或离子。

　　另一种类型的膜通道是离子通道。离子通道在神经和肌肉应激系统中具有重要意义。当位于神经细胞表面的离子通道在来自邻近的神经细胞的化学信号的作用下而开启时，会产生一种被称为神经细胞电压的作用，于是，一种电脉冲信号就会通过在数毫秒之内开启和关闭的离子通道而沿着神经细胞的表面传递。麦金农在1998年确定了钾离子通道的空间结构而使整个学术界震惊。这项贡献，使我们现在知道离子可以通过由不同的细胞信号控制其开启和关闭的通道而流动。

　　周曾铨教授说，本年度诺贝尔化学奖的主题说明现代生物化学在寻求解明生命过程的基本原理方面已经深入到了原子的水平。

　　在同是北大生命科学学院教授的苏晓东看来，现阶段评价该项发现在历史长河中的意义是困难的，也许在10—20年后其意义会更加清楚地显现出来。与DNA双螺旋结构相比，它也许不是历史上最重大的研究发现。然而，它是膜通道方面的第一个诺贝尔奖，并且，这两个通道在许多疾病以及生理学活动的研究方面是非常重要的。苏晓东教授曾经预期麦金农会得到诺贝尔医学奖。他认为，在某种程度上，该奖对于结构生物学家是一个重要的灵感。