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2011年诺贝尔奖自然科学三大奖项简介

2011年度诺贝尔奖已经尘埃落定,奖项各归其主。我们简要回顾下自然科学方面的三大奖项,诺贝尔生理学或医学奖、物理学奖和化学奖。获奖者都取得了具有根本影响的科学发现。

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。

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