世界著名科学家谈近期科学发展趋势，本文主要内容关键词为：发展趋势论文,世界著名论文,科学家论文,近期论文,科学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
黄予译
美国《科学》周刊刊登了一篇报道世界尖端科学研究领域著名科学家关于本世纪末下世纪初科学发展趋势的文章，现编译如下。
一、生命科学
剑桥大学遗传学系M.阿什伯恩尔说，大约到2000年时，将会知道至少5种典型的真核有机体的完整基因组序列， 它们带有关于人和鼠的大量信息。新的测序方法将把DNA测序速度至少提高1000倍。 人们还将获得全部活有机体的完整数据库，不仅包括分类学数据，还包括形态、生态、生物物理以及生物数据。此外，在选择的生境将完成活有机体的完整的种群调查。该系P.N.古德费洛认为，本世纪末将弄清人类遗传性复杂疾病的全部基因。种群筛选将能鉴定人们是否有得糖尿病、精神分裂、肥胖病以及其它许多疾病的危险。在许多情况下，疾病将能借助行为的改变而得以避免，或靠治疗干预而缓解。阿什伯恩尔认为在90年代的后半期中，人们越来越认识到，自然界几百万年以来一直在创造转基因生物体，将发现水平基因转移的自然机制，其结果将对转基因生物体的感性认识产生重要影响。多少年来对昆虫的控制重点是放在根除，其实一种好得多的长期策略应该是用无害的种群来取代有害的种群。为此需要发展三项技术：⑴将昆虫进行转化的方法；⑵对所要求的特性的基因进行鉴别的技术；⑶把这些基因引入自然种群的方法。
得克萨斯A&M大学生物科学和技术研究所的C.J阿恩珍认为，“你不可能从萝卜中获得血液”这句老话可能被证明不对或至少不完全对。转基因植物就很有希望成为各种各样人体蛋白的生物制造系统，包括那些在人体血浆中能够找到的那些蛋白质。
约翰斯·霍布金斯大学肿瘤学中心的B.沃格斯特恩和K.W.金泽勒说，减少癌症发病率和死亡率的最佳途径之一是早期检测。在正常组织中有一种细胞死亡精确地等于细胞诞生的特有的平衡，若干年中这种平衡稍有变化就会导致肿瘤的发展。检测这样一种轻微的不平衡目前是不现实的，但现在用于探测遥远的宇宙以及亚原子结构的极其精确和灵敏的物理方法有可能用于这一目的。可能采用两种探针，一种探测细胞的诞生，另一种探测细胞的死亡。在任一小体积的组织中如果诞生与死亡相等，则归一化的信号是相等的。在肿瘤中将会记录到一个正信号，其幅度直接与净增长率成正比。从这些控针来的信号将用灵敏的C 线断层仪（象磁共振成像那样）来探测，这种仪器能高分辩地确定信号比。变态增长区可用纤维光学外科摘除或用辐射技术根除。
斯坦福大学化学系R.H.齐拉指出，对生命过程的理解要求具备分子水平上复杂的级联化学活动的知识。要获得这样的知识，必须能在微细环境中或用微细样品完成分析。 这就要求分析能以高时空分辨（1 至1000微秒和1至200纳米）、高灵敏度（飞克分子或更小）和高专一性来进行。近期显微学的惊人进展能提供分子水平的分辨率；电泳和色谱微柱分离技术现在已能分解小量生物混合物；探测器特别是生物传感器的进步，能专门针对选定的配位进行响应，从而提供灵敏度接近单个分子探测的生物功能鉴定。这些仪器设备方面的突破使人们开始能弄清许多许多遗留的生命奥秘，诸如学习和条件响应的化学基础。
德国马克斯·普朗克种植研究所J·谢尔认为，植物分子与细胞生物学以及相关的生物技术与传统的培育方式结合起来，将对未来几十年农业的发展作出巨大的贡献。与演化源无关的离体基因将能被重建并被引入大多数农作物中，它们将在转基因植物的各种器官中以有规则的方式表现出来。人们将懂得并能利用全能性现象，即某些植物组织具有的从分化的体细胞再生整个能育植物的本领。
二、物理学
普林斯顿大学约瑟夫·亨利物理实验室P.W.安德森指出，现在没有将来也不会有真正全面的超导单一机制的理论。室温超导性很可能是一个任何超导理论都无法回答的问题。铜酸盐超导性的峰值看来会在200K以下。如果有什么办法使CuO（，2）平面耦合得更为紧密，则铜酸盐机制可能给出较高的临界温度Tc，但化学性能上很可能是不稳定的。多年来为提高Tc而提出的其它设想的机制（双极化子、激子、反铁磁自旋涨落等）均未奏效。不清楚的是，为什么或是否室温超导体对多数目的来说更为有用。对多数应用而言，低温学的进步将使77K 的获得和控制变得十分容易和方便。不出20年将会出现用目前已知材料制成的用于科研的100忒斯拉（T）的磁体。届时超导线的动力传输将占据某些特定的场所，实验聚变反应堆将采用至少部分铜酸盐绕组的超导磁体，将出现实验超导磁悬浮列车，SQUID（超导量子干涉器件）磁脑电图将成为主要的诊断技术。但超导性的真正重要用途将可能是迄今尚未想到过的。
斯坦福大学应用物理系T.H.格勒认为，在不久的将来，医学、通信和电力系统将在很大程度上受益于高温超导铜酸盐。人们期待着性能更高、危害更小、价钱更低的医学诊断系统问世，以便对心脏、大脑和人体进行非侵入性的探测。采用最灵敏的磁信号探测器SQUID 的阵列所进行的临床试验将取代信息量较少、危险性较高且价钱更昂贵的导管程序，以探测与心律不齐或其它心脏异常有关的额外电流。在磁共振成像（MRI）系统中，液氮中的超导线圈所带来的信噪比较之铜线圈高得多， 故诊断快得多也便宜得多。MRI乳房照片将取代X射线扫描，因为它更为可靠和安全。能操纵大的微波功率的被动射频电路的开发将导致用于微波通信的发报机和接收机的产生，这将使联邦通信委员会为此目的规定的有限频带的效率提高1倍。同轴超导地下动力传输电缆将具有高容量、 无明显污染且价格较低廉的优点，并将把更多的电力带到城市。
美国斯坦福直线加速器中心B.里克特说，过去20年来一种称之为“标准模型”的理论得到了发展，该理论能成功地说明物质的结构以及基本实体间的相互作用。最近关于存在顶夸克的证据是对该理论的再一次证实。迄今该模型尚不完善，因为当把它外推到百亿电子伏的能量时，它预示某些粒子的散射会超过单一性所规定的界限。由于概率是不允许大于1的，故一定是发生了某种至今尚不清楚的事情。在未来的10 年中，正负电子对撞机上的实验将可能提供这方面的线索。
按照标准模型，物质的奇特性之一就是自然的基本构筑块的电荷。这些基本构筑块是来自三个类族的夸克和轻子。若以电子的电荷大小为单位，则在每个类族中，各成分的电荷为：夸克+2/3与-1/3，轻子0与-1。轻子（例如中微子和电子）能直接观察到， 但夸克总是被一种随着距离不断增加的力束缚住，它们只能在具有整数电荷的结合中才能被观察到。看来令人奇怪的是，宇宙可观察的成分都是整数荷电的，而其深处的确具有某些分数荷电的组分。
凝聚态物质物理学似乎也有类似的情况，其分数量子霍尔效应看来要求具有分数电荷的实体。霍尔效应是二维问题（系统是平面的），理论已经表明，“准粒子”如何能在电子和通量量子的相互作用中显现出来。也许在三维的夸克世界中存在着类似的情况，基本成分终究是全部整数荷电的，而物质是由可以观察到的东西构成的。
麻省理工学院I.M.思恩格说，在过去10年里，量子场论的思想在二、三、四维几何学中产生了惊人的结果。利用最正规的路径积分，物理学家们已获得与传统的数学物理完全无关的数学场的新公式和关系。几何学家们正在努力将这些新方法结合到数学中去。预期构成几何量子场论基础的数学结构很快将得到阐明，并为研究低维几何学提供一个更强有力的工具。目前所谓的奇异或赝四维空间可能导致宇宙论的创新模型。
三、化学
得克萨斯大学化学和生物化学系A.J.巴德认为，将来有可能研究单个分子的化学（电子转移、质子转移以及键的形成的力能学和动力学）。诸如扫描隧道以及原子力显微等技术已使人们能对表面单个原子和分子进行观察。在几种情况下甚至可以在表面上移动这些原子和分子，或有控制地除去或沉积若干个原子和分子。扫描探针显微学的进步使人们有可能对金属与配位基间的络合、主体—客体相互作用以及生物结合进行实际观察。这些技术还有可能用来测量键长和分子间的力，研究结构变化对酶反应速率的影响，观察DNA的杂化和复制过程， 或者领会抗体—抗原反应。借助近场光学显微学的光谱方法，人们将能确定溶液中单个分子的光谱，并观察络合或其它相互作用引起的变化。同样，电化学显微学将使人们能测量电极电位和单个分子的扩散系数，以及化学效应所带来的变化。
斯坦福大学化学系J.I.布朗曼说，能在X 射线区提供相干辐射的光子源尚不存在，但有充分的理由相信这种光子源是可以建造出来的。这些光子源对 X射线衍射特别是蛋白质之类的大分子的衍射的研究将有重要影响，能有效地消除相的问题，并能大大地简化和加快结构的确定。
加州理工学院化学与化工系D.C.里斯认为，在与已知结构进行同系比较的基础上，蛋白质“序列结构”的问题将获得解决。有关生物治疗和环境净化的新方法将得到发展。为进行各种化合物的生物合成，将确定新的代谢途径。带有新的机械和催化性质的生物材料将会被发现，如生物矿石、蜘蛛丝绸以及超热稳蛋白质。关于大分子结晶相问题将会得到计算解，而扫描探针显微学将使单分子结构的确定获得重大的进展。
德国美因茨马克斯·普朗克化学所P.J.克鲁特泽恩指出，生物圈与气候的相互作用将成为许多研究工作的中心。测量大气化学组分的技术手段将得到重要进展。小型化和自动化将提供能测量大气遥远部分的新机会，比如通过遥控飞机等办法。模型将在全国和国际环境政策中起着越来越重要的作用。
四、地质学
加州大学地质系G.J.弗尔米认为，随着有关有机体和环境的知识的不断增加以及年代学精度的不断提高，人们对物种灭绝的起因和结果会有更多的了解。现在人们普遍承认这样一种观点，即重要的演化仅仅是在相当受限制的条件下在时间上广为分割的间隔中发生的暂时不连续的现象，这将影响人们考虑如何保护物种的方式。随着大型数据库的普及和遥感功能的增强，生态学家和演化生物学家将能从普遍性的小尺度的研究方式中摆脱出来，转而在大的空间和长的时间尺度上从事研究。于是目前古生物与生态研究之间的脱节现象将会消除，其结果将是，当前与未来的状况将被看成是既取决于历史，也取决于现在可看到的过程。环境的变迁和栖息地的破坏是全球性的，而迄今人们对它们的了解只是局域性的。随着大尺度生态学与由古海洋学、古生物学以及更复杂的气候模型所揭示的历史证据相结合，相信上述情况会有所改变。这些改进将增强人们对环境变化的后果以及人们在这些变化中所起的作用的理解力。这将迫使人们在未来经济和政治决策中考虑这些后果。
加州理工学院地震实验室D.L.安德森认为，大约10年内人们应拥有地球从表面至中心的内部结构图，其分辨率为几百公里，其内容包括各向异性和滞弹性。人们将看到过去大陆位置的对流和阴影。这种预见是基于全球仪器设备、计算机以及显现技术的外推。人们将利用全球定位系统和卫星测高等新技术对地球表面形变、大陆漂移、震前形变等进行监视和建模。人们还将有极端温度和压强条件下的准确的状态方程以便模拟整个地球内部的弹性和热力学性质，从而根据化学、晶体结构、温度和位错密度来解释地震数据。