美国《科学》杂志评选出一年一度的“十大突破”，本报特邀十位我国科学家予以评述 
———透视２００１十大科学突破 
　 纳米计算电路初展魔力 
　 对于美国《科学》杂志一年一度评选出的“十大科学突破”，有人将其称为“科学奥 
斯卡”奖。２００１年度“科学奥斯卡”的最佳主角是纳米计算电路。在这个领域中， 
科学家们正在演绎着一个逼近神奇的微型计算机———“分子计算机”梦想的故事。 
　 当人类刚刚进入计算机时代，计算机不过是些重如大象、慢如蜗牛的家伙，然而早在 
那时，科学家们就已经为美好的未来浮想联翩了。１９７４年，美国ＩＢＭ公司两位研 
究人员就提出利用单个分子制作元器件，然后组成极微小和极快速的“分子计算机”。 
但是多年来，由于受到技术的限制，这种设想只能是“空中楼阁”。 
　 ２００１年，科学家们不懈的努力开始得到回报。来自美国哈佛大学、朗讯公司贝尔 
实验室、ＩＢＭ公司、荷兰Ｄｅｌｆｔ大学等研究单位的科学家们，将一些纳米级（一 
纳米等于一米的十亿分之一）的电子器件连接成可以工作的电路。《科学》杂志认为， 
这一突破有可能为未来诞生极微小和极快速的分子计算机铺平道路，“成为今后几十年 
科技突破的一大动力”。纳米电路还可能被应用到各种各样的复杂仪器中，例如制造出 
“钻”进人体内诊断疾病的微型仪器。 
　 评述（复旦大学纳米技术发展中心华中一教授）：科学家们在考虑分子电子器件制作 
的同时，还提出了一些可能的组装方法，以便最终实现拼接纳米计算机结构的目标。但 
是，严格说来，这些还只是初步的尝试，还只是“分子尺寸的器件”，而不是“单分子 
器件”（目前，中国、美国、日本、印度等国都在开展“单分子器件”的研究）。实际 
上，纳米电子学（包括分子电子学在内）的主要困难恐怕还在于同外部世界的连接。即 
使有了比较可行的器件方案，如何快速组装、廉价和达到分子级精度，都是大问题。所 
以，分子计算机的实现还不是短期的事情。有人说过：“纳米电子学是物理学家的梦想 
，同时又是工程师的梦魇”。要早日摆脱那些梦魇而实现梦想，尚需大家不断努力。 
　 除了纳米电子学领域取得的突破外，２００１年１２月２１日出版的《科学》杂志同 
时公布了２００１年度另外９项科学突破（排名不分先后）。 
　 基因组测序成果丰硕 
　 今年２月，人类基因组草图的公布成为世界各大媒体纷纷报道的头条新闻。目前，已 
经有６０多种生物的基因组序列被测定。 
　 评述（中科院遗传与发育生物学所薛勇彪研究员）：测出这些序列只能说是“万里长 
征第一步”，要了解基因的功能，不仅需要精确的基因组序列，更需要各个学科的科学 
家们共同参与。我国虽然具备测定基因组序列的能力，但我们的研究，尤其在基因组功 
能研究领域，还明显落后于美国等西方国家。 
　 抗癌新药物出现 
　 美国食品和药物管理局（ＦＤＡ）批准诺华公司治疗一种慢性白血病的新药“格列卫 
”（Ｇｌｅｅｖｅｃ）上市。这是世界上第一个在了解癌症病因后合理设计开发出的口 
服抗肿瘤药物，它为未来的癌症治疗提供了一种模式，即只攻击疾病的根源，而不伤害 
健康的细胞。　 
　 评述（中科院副院长陈竺院士）：我喜欢用“有的放矢”来描述药物开发：药物在体 
内都有作用靶点，即致病基因编码的蛋白质，靶点相当于“的”，药物相当于“矢”。 
我相信，在基因组时代，像格列卫这样的好药会大量出现。 
　 ＲＮＡ地位上升 
　 ２００１年，一场“核酸风波”使得许多中国百姓知道所谓“核酸营养”并无科学依 
据，同时也开始了解核酸。而科学家们对ＲＮＡ（核糖核酸）的了解更是在不断深入。 
长期以来，ＲＮＡ被认为在细胞中只传递信息和氨基酸，但最近因其多功能而颇受瞩目 
。例如，１９９５年中国留美研究生郭苏及其导师研究表明，小分子ＲＮＡ能够关闭一 
种线虫中的基因，与植物中已知的“基因沉默”相似，科学家随即认识到基因功能研究 
将因这种“ＲＮＡ干扰”而得益，对ＲＮＡ的兴趣飙升。２００１年，科学家又发现“ 
ＲＮＡ干扰”也能在鼠和人的细胞中阻遏基因的活力。 
　 评述（中科院生化与细胞生物学所王恩多研究员）：ＲＮＡ在生物体的作用大大超过 
人们的意料。早先的研究已表明，ＲＮＡ主要参与蛋白质的生物合成，而最近的研究又 
表明，ＲＮＡ有越来越多的生物功能，例如调节基因的表达和某些酶的活性等。 
　 了解神经信号传递机制 
　 科学家们进一步认识了神经纤维导向的分子机理。 
　 评述（中科院神经科学所客座研究员饶毅）：神经系统中有电线一样的结构，称为神 
经纤维。脑中有许多神经细胞，一个细胞的神经纤维如何选择连接到那么多细胞中哪一 
个上去呢？这涉及到一个重要问题：神经纤维的导向机理。神经纤维导向错误也可以说 
成是中国俗话“搭错了神经”的发育基础。过去１０年来科学家们对神经纤维导向的分 
子机理有较多的理解，今年更是在《科学》、《细胞》、《自然》等刊物发表了一系列 
重要论文。对神经纤维导向的研究不仅有助于了解基础原理，而且可以提示人们如何使 
断了的神经纤维再生，具有治疗意义。 
　 揭示中微子失踪之谜 
　 在位于加拿大安大略省地下２０００米处、体积相当于一座１０层大楼的一个镍矿中 
建造的“萨德伯里中微子观测站”（ＳＮＯ），揭开了科学家们心中的一个谜团。中微 
子是一种不带电、质量极小、穿透力极强的基本粒子，它有三种类型，分别是电子中微 
子、μ（缪）子中微子和τ（涛）子中微子。太阳的热核反应会释放出大量的电子中微 
子。 
　 ３０多年前，科学家计算出从太阳流失的中微子数量，比实际探测到的数量少，即太 
阳中微子失踪之谜。２００１年，ＳＮＯ的观测结果终于证实了早先一些实验得出的假 
设：中微子事实上没有失踪，只是在离开太阳后转化成μ子和τ子，躲过了此前的探测 
，这间接证明中微子具有质量。 
　 评述（中科院高能物理所王贻芳研究员）：由美国、加拿大等国合作的ＳＮＯ实验， 
经过１０多年的准备，取得了极为重要的结果。２００２年，由日本、美国、中国合作 
的ＫａｍＬＡＮＤ实验，将对太阳中微子问题给出一个更为精确的回答。中微子与物质 
的相互作用微乎其微，可以毫不费力地穿过地球，似乎无法想象它的应用。以前曾有人 
提出中微子通讯，但最近几年人们提出了一些新的想法，例如用很强的中微子束流穿过 
地球，以测量地心的密度甚至化学成分。再有，我在美国时曾与人合作，提出用中微子 
探测器监视反应堆的运行，以防有人窃取堆芯燃料制作核武器。这项研究正在申请美国 
专利，它也是已知的有关中微子的第一个实际应用。 
　 超导温度推向新高 
　 科学家们距离室温、零电阻的超导材料的目标又近了一步。日本科学家发现二硼化镁 
在零下２３４摄氏度成为超导材料，超过此前金属化合物创下的超导温度。另外，美国 
科学家将有机分子掺入一种碳６０晶体中，使后者的超导临界温度从零下２２１摄氏度 
上升到零下１５６摄氏度。 
　 评述（中科院物理所赵柏儒研究员）：铜酸盐高温超导体发现１５年来，各种新材料 
和新方法的探索已使超导转变温度的记录不断刷新，我国科学家也为之作出了贡献。但 
我们既不能简单地认为室温超导已离我们不远而过于乐观，也不要因实现室温超导不易 
而产生急躁情绪。随着知识的积累和技术的进步，我们完全可以面对如下事实：超导在 
通讯、测量、计算等军民用高新技术领域的应用并不一定要等到室温超导才能实现；室 
温超导的目标也会逐步向我们靠近。 
　 玻色—爱因斯坦凝聚取得进展 
　 ２００１年度的诺贝尔物理学奖授予了三位科学家。按照玻色和爱因斯坦７０多年前 
的预言，如果将某些原子气体冷却到非常低的温度，那么所有原子会突然在最低能态凝 
聚，形成一种新的物质状态，即“玻色—爱因斯坦凝聚”。三位获奖科学家在１９９５ 
年分别实现了铷原子和钠原子的玻色—爱因斯坦凝聚。２００１年，这一领域又有好消 
息：科学家们实现了氦、锂、钾原子的玻色—爱因斯坦凝聚。 
　 评述（中科院上海光机所王育竹院士）：玻色—爱因斯坦凝聚的进展将为科学研究和 
高技术应用打开了一扇新的大门。目前，国内有不少单位开展这方面的研究，在国际一 
流刊物上发表了不少有影响的论文，但我国总体水平与国际水平有相当的差距，在实验 
室中实现玻色—爱因斯坦凝聚也仍然是一个挑战。 
　 揭示二氧化碳失汇之谜 
　 ２０多年来，人类活动释放的一部分温室气体ＣＯ２去向不明，被科技界称作“ＣＯ 
２失汇之谜”。近来的研究表明，北半球中高纬度的陆地生态系统是一个巨大的“碳汇 
”，固定了大部分全球碳循环中去向不明的ＣＯ２，持续２０余年的失汇之谜有了答案 
。２００１年，美国两个原本意见相左的科研小组达成一致：美国的碳汇吸收了该国当 
前温室气体排放量的约三分之一。 
　 评述（北京大学城环系方精云教授）：碳汇问题存在相当大的不确定性，很难说某一 
国家对碳汇的具体贡献有多大。即便在美国，不同研究所得出的结论差异可达５—６倍 
以上。北京大学的研究小组为探索ＣＯ２失汇之谜作出了贡献，但总的来说，中国的相 
关研究十分薄弱，这对将来参加有关国际谈判也十分不利。最近国内有关部门加大了投 
入，如中科院已投入数千万元人民币，教育部也准备组织高校开展攻关。 
　 全球变暖意见趋于一致 
　 ２００１年１月，由联合国资助的政府间气候变化委员会（ＩＰＣＣ）发表了第三个 
报告，报告认为，“过去５０年中的全球变暖现象，很可能是由大气中的温室气体增加 
造成的”，并确认人类活动是全球变暖的主要因素。 
　 评述（中科院大气物理所陆日宇研究员）：全球变暖研究入选年度十大突破，这充分 
表明科学界在这个问题上的意见已经趋于一致。在政治家们摇摆不定时，科学界坚定的 
态度是十分重要的。ＩＰＣＣ并没有危言耸听，其长达１１年的努力毕竟收到了一定的 
效果。全球变暖的确应该引起有识之士、尤其是发达国家政府首脑的高度重视。对中国 
而言，开展全球变暖研究可以使我们心中有数，早做准备，并使我们在国际谈判中处于 
主动地位。 
　 需要说明的是，有科学家告诉记者，《科学》杂志每年评选的“突破”，目前还 
没有成为科技界公认的成果鉴定。科技界一部分人认为这是一种有趣的评选，一部分人 
则认为意义不大。这些“突破”由《科学》杂志编辑部人员评定，难免存在局限，其主 
编、原斯坦福大学校长肯尼迪就要求每年公布新的评选结果的同时，指出以前评选结果 
的错误和正确之处。另外，《科学》无疑是优秀杂志，但从评选所引用的文献看，不难 
发现《科学》本身发表的论文占了多数，有一点“王婆卖瓜”的味道。