谁是牛科学家 谁是科学史上最杰出的人物？

科技日报记者赵汉斌

牛在前进，牛年到了。生肖中的牛有很多含义，几乎都充满了正能量。

今年会有很多牛牛，或者很快会诞生一只未来的科学牛。边肖和老纪不敢推测，这是不科学的。但在闲暇之余，我想和你聊聊，回顾一下过去牛年科学领域发生的大事。

说起科学界的伟人，你一定首先想到的是牛顿？嗯，人家不姓牛，也不是牛年出生的，更不是生肖。甚至无法确认中国著名的苹果是否在牛年倒下。但是，要说起来，某个牛年对牛顿来说确实是重要的一年，那就是后话了。

现在，让我们通过牛年发现的“时间旅行”和牛年首次测量到的伽马射线爆发强度来进行一次逆向时间旅行。

艾萨克牛顿

2009年：十二年前已经不远了。牛年的最后一年是丑年，科学界发生了很多重要事件。当时，谷超豪和孙家栋两位院士成为一年一度的国家最高科学技术奖获得者。

顾朝浩

顾朝浩是著名的数学家，他对当时核心数学最活跃的三个分支——微分几何、偏微分方程、数学物理及其交叉做出了巨大贡献。特别是首次提出了高维高阶混合方程的系统理论，在超音速流的数学问题、规范场的数学结构、波映射以及高维时空中孤子的研究等方面取得了重要突破

孙家栋

孙家栋是我国著名的空间技术专家，也是我国卫星技术和深空探测技术的开拓者之一。1985年获国家科技进步奖特等奖两项。1991年当选中国科学院院士。1999年获得“两弹一星”奖章。

为我国突破卫星基础技术、卫星返回技术、静止轨道卫星发射与定点技术、导航卫星组网技术、深空探测基础技术做出了重大贡献；为我国卫星总体技术、卫星航天工程管理技术和深空探测技术的建立和发展做出了系统的、创造性的成果和贡献。2019年，在中华人民共和国(PRC)70华诞的盛大庆典上，孙家栋与于敏、袁隆平、黄旭华、屠呦呦等五位杰出科学家一起被授予“共和国勋章”。

钱学森

但同年10月31日，98岁高龄的科学家、中国“两弹一星”工程的奠基人钱学森在北京逝世。

钱学森是世界著名的科学家、空气动力学家，中国载人航天的奠基人，中国科学院、中国工程院院士，中国两弹一星功勋奖章获得者。他被誉为“中国航天之父”、“中国导弹之父”。钱老临终前只说了遗言的七个字，“中国的长远发展”。也许我们不知道他是什么意思，但他仍然流下了眼泪，因为他一生对国家的感情和他的无私奉献。

当年年底，中科院院士增选结果公布，35名科学家当选，其中包括5名女科学家。新当选院士平均年龄54.1岁，60岁以下占77%。

放眼海外，2009年是大事多、大事大的一年。最引人注目的是大型强子对撞机完成首次质子对撞和开普勒任务的实施。

即使你不是专家，你也可能要开车。冷强子对撞机跟我有什么关系？别说了。这真的很重要。

大型强子对撞机

粒子物理是我们对那些不可思议的事情最不可思议的探索。为了找出宇宙中最小的组成分子，你必须建造世界上最大的机器；为了在宇宙诞生后百万分之几秒内重建场景

质子是强子的一种。在强大的电磁铁的引导下，质子束围绕真空圆形轨道运动，粒子每转一圈能量都会增加，这可以让物理学家更加了解希格斯玻色子——，这是一种假想的粒子，可以解释粒子为什么有质量，也可以用来寻找超对称理论预言的粒子。此外，LHC还可能为我们提供已知三维空间之外存在额外维度的证据。

在某种意义上，LHC可以通过粒子束的碰撞来重建大爆炸后不久的情况。大量的物理学家使用特殊的探测器来分析碰撞后产生的粒子。

2009年，这台大型强子对撞机完成了第一次质子对撞。在随后的三年里，两个质子发生了6万亿次碰撞(6后面跟着15个零)，换算成每秒6300万次碰撞，其中50亿次碰撞相当有意义。

实验获得的大量重要信息，使人类科技向前迈进了一大步，使得形成和合成反物质成为可能，反物质可用于解决能源危机。有一天，不仅人类可以乘坐反物质推进的飞船遨游太空，家用电器使用的电能也将来自反物质发电厂。

此外，在建造这个大型实验装置的过程中，科学家们获得的许多科研成果已经渗透到我们生活的许多方面。

NASA开普勒任务的NASA视野星图(来源：NASA)

开普勒任务的实施是2009年的又一重大事件。

21世纪初，天文学家开始改进和测试探测太阳系外行星的不同技术。寻找一个地球大小的世界是美国宇航局开普勒任务的目标。

该任务以文艺复兴时期天文学家约翰内斯开普勒命名，旨在纪念他对发现行星运动三定律的贡献。

开普勒卫星于2009年发射到跟随地球的太阳轨道上，以执行一项简单的任务：在三年半的时间里监测附近的14.5万颗主序星，寻找周期性的行星凌日。

开普勒任务的初步结果令人振奋。在最初的六个月里，在1000颗恒星周围探测到了1200多个行星候选者。其中很多都是高速轨道中恒星附近的热木星，但在自己恒星附近的宜居带中仍有50颗地球大小的行星。到2012年6月，通过随后的测量，候选人数增加到2，500人。之后还需要地面望远镜的后续观测来证实这些发现，从而最终找到一个类似我们地球的世界。

今年，美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜也大出风头，帮助人们发现了过去不为人知的高磁性、快速旋转的中子星，并开始了解它们发出的独特伽马射线。

当年12月18日出版的《科学》杂志评出了2009年10项开创性的科学成果，认为对始祖猿化石的解读研究是一项令人瞩目的重大科学突破。这个原始人距今440万年，比之前记录的古原始人“露西”的一些骨骼早了100多万年。这让科学家更接近人类和黑猩猩拥有的最后一个共同祖先。

同年，在一系列快速进展中，材料科学家探索了石墨烯的特性，并着手将这种未来的明星材料制成实验电子设备。

预防甲型H1N1流感宣传图

当然，今年也是悲惨的一年。曾经引起西班牙疫情的病毒株(H1N1)以猪流感的形式重新出现，就像白顾靖的变化一样，在随后的两年里造成20万到30万人死亡。

1997年：对中国来说是不平凡的一年。1997年是农历的丑牛年。对中国人来说，这是不平凡的一年。

现在我们知道，科学技术一旦渗透并作用于生产过程，就会成为现实的、直接的生产力。现代科学技术发展的特点和现状告诉我们，科学技术特别是高技术正以越来越快的速度向生产力各要素渗透和融合。

邓小平

提出科学技术是第一生产力理论的伟人邓小平逝世于这一年。

早在1975年，邓小平就提出了“科学技术是生产力”的思想。多年来，在许多场合，他都强调，我们实现现代化，关键是科技能上去，发展科技，不抓教育。在1978年3月举行的全国科学大会上，他说，四个现代化的关键是科学技术的现代化。没有现代科学技术，就不可能建设现代农业、现代工业和现代国防。

1992年初他视察南方并发表重要讲话时，再次强调了这一重要思想，这对于提高全民族的科学文化水平，大力发展科学技术，推动科技进步，促进我国的改革开放和社会发展，具有十分重要的作用。

1997年7月，迎来香港回归，百年国耻化为乌有。这一年，中国工农业生产继续稳定增长，国家重点建设进展顺利，如长江三峡顺利截流，跨世纪能源基地项目——神华全面开工。

也是在这一年的1月27日，美国麻省理工学院的物理学家基于量子理论，在人类科学史上第一次制造出了与普通光子激光具有某些相似特性的原子激光。这个实验在物理学界引起了轰动。

同年8月14日，美国古人类学家李伯格(Lee Berg)和南非地理学家大卫罗伯茨(david roberts)在华盛顿宣布，他们在南非开普敦以北约97公里的大西洋海岸的岩石中发现了11.7万年前人类祖先脚印的化石，这是迄今为止发现的最早的人类祖先脚印。

字体伊恩维尔穆特和克隆羊多莉

当时《科学》杂志评出的十大科学发现分别是：

1.英国科学家利用克隆技术成功培育出世界上第一只成年哺乳动物绵羊多莉。

二、“火星探路者”飞船的火星之旅。

3.同步加速器光——是目前世界上最强的光，通过它人们可以看到原子级别的物质结构。

第四，生物钟基因——是一种定时装置，有助于维持睡眠、饮食等人体基本功能。

5.单壁纳米管——是由石墨碳原子构成的薄片，可以制成超强材料。

6.成功绘制并排列了几种生物的所有基因，包括大肠杆菌。

七、首次在宇宙边缘“现场”拍摄伽马射线。

八、通过对一具尼安德特人遗骸中DNA的分析，证明尼安德特人只是现代人的远亲，而不是直系祖先。

九、神经系统疾病研究取得新进展。

十、“伽利略”号探测器发现“欧罗巴”冰冻的表面下有一片海洋。

1985年：中国解决了科技与经济脱节的问题。1985年是农历的丑牛年。

当年3月2日至7日在北京召开的全国科学技术大会，值得铭记。会议讨论了科技体制改革问题。邓小平在讲话中指出，经济体制和科技体制都是解放生产力的改革。新的经济体制应该有利于技术进步和经济发展。

1985年3月22日，邓小平为《中国科技报》写了一个页眉；次年7月9日，他又为《科技日报》写了头。

在国内，今年似乎科学界不太热闹，但中国人正以牛的精神努力奋进。

布基球或富勒烯由60个碳原子组成。

在国外，今年“巴基球”的制造，以及将基因植入人体治病的技术，都值得一书。

1985年，化学家科尔、克洛索和斯莫利创造了巴基球分子，也被称为富勒烯，或C60，它含有60个碳原子。“富勒烯”是以富勒命名的，他发明了球形圆顶等笼状结构，因为布基球C60使人想起了那种结构。

这些碳分子中的每一个都位于一个五边形和两个六边形的交界处。科学家在从蜡烛的黑灰到陨石的所有东西中都发现了C60，他们可以将特定的原子放入C60中，就像在笼子里养一只鸟一样。因为C60可以接受和提供电子，所以可以用于电池或电子元件。第一个由碳原子制成的柱状纳米管于1991年成功制造。这些纳米管非常坚固，有朝一日可能被用作分子大小的导线。

研究人员还研究了C60衍生物在体内的应用，这可能会抑制艾滋病病毒。

24年后的2009年，——也是牛年。化学家耿俊峰和他的同事找到了一种简单的方法来大量生产巴克线，并将巴克球串成一串珍珠。巴克线在生物学、电子学、光学和磁学中有很高的应用价值。由于其大的表面积和传导光电子的方式，巴克线具有良好的光收集效率，也可用于制作分子电路。

同样在2009年，研究人员开发了一种新的高导电材料，这种材料由带负电荷的布基球晶体网络结构和可以在结构中移动的锂正离子组成。这种结构的实验还在继续进行，以验证其结构是否可以作为制作电池的超离子材料。

1985年，美国科学家威廉弗伦奇安德森(William French Anderson)和迈克尔布拉瑟(Michael blaser)提出了将基因植入人体以纠正细胞缺陷的技术，从而达到治愈疾病的目的。

人类基因组包括大约2万个基因，涵盖了人类所有的遗传信息。基因是生物的基本遗传单位，但经常会出错。当不能正确复制正常基因时，就会产生缺陷基因，这种“错误”就会从父母传给后代。如果有遗传错误，蛋白质的合成就会失败。比如凝血基因出现错误，人体就不再产生凝血蛋白，就会导致血友病。

传统药物无法治愈遗传病，只能长期缓解症状，减轻患者痛苦。20世纪70年代，科学家开始考虑“基因疗法”的可能性，即用健康的基因替换有缺陷的基因。五年后，安德森开始了第一次临床试验。

1961年：牛多。1961年是农历的丑牛年。这一年，牛牛确实很多。

今年4月12日，尤里加加林乘坐东方一号进入地球轨道，成为首位宇航员。此前四年，苏联成功发射伴侣1号，标志着太空时代的开始，以及与美国在技术和军事层面的地缘政治竞争。

加加林和东方一号

加加林发射后仅三周，谢泼德就成为——年第二个人类和第一位美国宇航员，在自由7号上完成了一次亚轨道飞行。因为苏联领先，赢了一局，美国在追赶。当时，肯尼迪总统要求美国宇航局将一名男子送上月球。

今年，天文学家罗伯特迪克首次提出了“人择原理”，引起了科学家和普通大众的兴趣。这个有争议的原理是基于这样的观察：一些物理参数似乎被调节以允许生命进化。比如我们的生命都是由碳元素构成的，碳元素是地球形成之前的恒星制造的，可以产生碳的核反应。对于一些研究人员来说，碳的生成似乎刚刚好。

同年，物理学家盖尔曼、格拉肖、茨威格等人在综合了各种理论和实践的结果后，提出了一个模型，可以解释迄今为止物理学家观测到的大多数粒子的特性。这种模式被称为标准模式。根据这个模型，粒子可以分为两类：玻色子和费米子。事实上，标准模型并不完美，因为它没有考虑重力，但它对后代有着深远的影响。

字体20世纪上半叶，在生物学领域，人们普遍认为动物细胞可以无限生长。亚历克西斯卡雷尔出生于法国，是一名外科医生。1912年，这位诺贝尔奖获得者在洛克菲勒学院做了实验。他将鸡的心脏细胞放入培养基中，它们存活了34年。但是在1961年，美国细胞生物学家莱昂纳多海弗莱克结束了永生细胞的梦想。他向人们证明了大多数人类细胞的复制是有限度的。它们只能被复制40-60次才开始老化死亡，这也被称为“海弗利克极限”。

1961年，马歇尔尼伦伯格、海因里希马修斯等人参与破解了蛋白质生物合成遗传密码的第一个字母，随后其余密码子被逐一确定。

同年，法国巴斯德研究所的雅克莫诺和弗朗索瓦雅各布两位生物学家确定了真核细胞中蛋白质合成的调控过程，建立了基因调控的操纵子模型，在基因水平上证明了操纵子控制机制的运行过程。他们共同获得了1965年的诺贝尔奖。

1949年：逆向时间旅行被赋予了数学基础。1949年是丑牛年。对中国人来说，今年最重要的事情是新中国的成立。在科学界，今年也发生了许多大事。

几点了？时间旅行可能吗？几个世纪以来，这些问题引起了无数哲学家和科学家的兴趣。今天我们已经知道时间旅行确实是可能的。例如，科学家已经证明，高速运动的物体比静止的物体衰老得更慢。爱因斯坦证明了时间之河会弯曲。1949年，数学家哥德尔进一步证明了这条时间之河可能会向自身倾斜。更准确地说，是哥德尔发现了爱因斯坦方程的摄动解，它允许在旋转的宇宙中进行逆向时间旅行。这是历史上第一次给逆向时间旅行一个数学基础。

因为碳非常普遍，所以可以用于放射性碳年代测定的物质有很多，包括考古遗址发掘出的古代遗迹、焦炭、木材、花粉、鹿角等。

1949年，芝加哥大学的化学家威拉德利比开创了放射性碳年代测定法。这种方法主要是通过测量放射性碳-14的含量来确定碳样品的年代。只要样本的年龄小于6万年，科学家就可以检测出样本中碳-14含量的比例，估算出样本的年龄。碳-14的放射性半衰期约为5730年，这意味着每5730年，碳-14的含量就会减少到原来的一半，这使得科学家能够准确确定骨骼或其他有机碎片的年龄，这是以前从未实现过的。这无疑是考古学和古生物学领域的重大突破，利比因此获得了1960年的诺贝尔化学奖。

自年以来，牛年以事件为标志，如1937年、1925年、1913年和1901年，科学进步和事件在某种程度上发生了。

乌克兰出生的遗传学家奥德修斯多布赞斯基(Odysseus dobrzanski)长期以来一直在分析来自不同地方的不同野生果蝇的染色体。分析结果表明，同一条染色体的不同版本各有优势，从而形成新的物种。他在1937年的经典著作《遗传学与物种起源》中阐述了这些实验，为达尔文的自然选择和遗传学理论的融合提供了令人满意的解释。

1925提出泡利不相容原理，解释了物质为什么有形状和体积，为什么两个物体不能占据同一个空间。这就是为什么我们不会掉到地板上，中子星尽管质量惊人也不会继续坍缩。通过泡利不相容原理，我们可以计算或理解周期表中化学元素的电子构型和原子光谱。

1913年，丹麦物理学家玻尔发表了一篇重磅论文，建立了玻尔的原子模型。玻尔知道带负电的电子可以很容易地从原子中去除，带正电的原子核位于原子的中心。在这个原子模型中，原子核像我们的太阳一样位于原子的中心，电子像行星一样围绕原子核旋转。

同年，美国物理学家密立根做出了著名的密立根油滴实验。他声称自己实际上已经“看到”了电子，并获得了1923年的诺贝尔奖。

1901年，美国人普雷斯科特利用螺旋循环的原理，在纽约的康尼岛上建造了一个名为“链圈”的过山车。早在1898年，他就已经利用圆形循环建造了一条“离心轨道”，但当汽车在轨道上高速盘旋时，突然的向心加速度会给乘客造成太大的负担。当时，他获得了泪珠形轨道的设计专利。

时光荏苒，岁月不老。一百多年前的牛年发生的事，不再赘述。最后一个彩蛋来了，——

针对本文开头提到的人物，1661年，18岁、沉默寡言的艾萨克牛顿进入剑桥大学三一学院(——)，而不是牛津大学，逐渐显示出他非凡的数学天赋，并在7年后发展出关于力学的基本思想。

莱文胡克发明的显微镜可以放大200-300倍。

此外，1673年，荷兰人莱文胡克在给英国皇家学会的信中称，他用简单的显微镜发现了罕见的微生物。

按照中国的农历，上述两个牛人的故事都发生在牛年。牛年对应的是公元数除以12，余数为5的年份。牛是中国十二生肖之一，排名第二。

参考资料：

《物理之书》，Clifford Pikov著，颜承庭译，丽江出版社2015年出版，2018年第四次印刷。

《科学简史——从亚里士多德到费曼》，作者恩斯特彼得费希尔，陈恒安译，浙江人民出版社，2018年6月第1版。

《天文之书》，作者吉姆贝尔，高爽译，重庆大学出版社2018年6月第六次印刷。

《科学百科》，英国DK出版社出版，王锦翻译，余天军修订，北京电子工业出版社2018年8月第八次印刷。

《生物学之书》，作者Michael C. Gerald，傅译，重庆大学出版社2018年7月第四次印刷。

编辑：黄磊(实习)

审核：王小龙