[编者按]美国《幸福》杂志W86年10月份发表专文，评价了作出较大贡献、并有可能在2000年被提名为诺贝尔奖候选人的10名科学家。文章强调了处于大科学时代的今天个人研究的重要作用，介绍了他们所以作出重大发现的共性，以及他们的主要工作和学术观点，并由此提示了最有可能出现重大突破的科学学科。

在大科学时代，科研目标成了国民的最高价值，但个人的实验计划仍可得到超过价值亿万美元的科研成就，单个科学家在探索的突破中起着中心的作用。无论是数学家纯逻辑的推理还是生物学家对实验资料的精确分析，科学前沿的进展主要依赖于天才的研究者的能力，抓住重要的问题并解决这些问题。

单个科学家的工作往往鲜为人知，公众的最后承认大大滞后于科学界。例如诺贝尔奖总是在重大的科研贡献之后若干年，甚至数十年后才评于获奖者。下面10名科学家被美国的许多高级科学家认为是到2000年时最有可能获诺贝尔奖的候选者。他们大部分是生物学家和物理学家，这反映了共同的意见，认为这些学科将出现重大的突破。在他们之中，美国科学家占多数，这并不奇怪。二次大战后，美国科学家在物理学和医学方面有98名获诺贝尔奖，欧洲诸国55名，苏联7名，日本3名。

不存在造就杰出科学家的公式。以下10名科学家具有不同的专长、个性和爱好，但他们又有惊人的相似之处。除了对自然的好奇心、他们都极富竞争心，以解决自然之谜为最大的满足。他们对“好的科学”或高质量的研究有极高_美学鉴赏力。

他们常研读其他领域的文献，寻找思想方法，激发对自己的工作有用的思想火花。例如生物学家霍德对化学及计算机的发展十分关注，这有助于生物实验，物理学家费根波姆紧跟神经生理的进展，他把这称为思想的饲料。在理论的意义上，物理学家波利雅可夫说：'我从阅读高质量的文献中获得启发，无论是否懂得其内容都是这样。你可以看到困难，作者怎样避免困难，作者所用的成功战略。这样的文章可以看作是一首诗/这种看法是人们普遍赞成的。

DNA信息的破译者，47岁的翟德（Levoy Hood）加州理工学院的霍德生物实验室发展了一种仪器，用这种仪器分析并制备基因和蛋白质将使生物学研究发生戏剧性的改变。沃森和克里克发现了决定遗传的分子DNA（脱氧核糖核酸）的双螺旋结构后的30年来，生物学家们一直试图测定由30亿个化学构筑单位构成的所谓核苷的系列结构。生物学家们还希冀对由数千个核苷构成双螺旋链的大约10万个基因进行确定。

因为基因指导着特异蛋白质的构成并因此执行着细胞的特定功能。所以这些如获成功，将对了解人类生长、衰老、癌细胞生长及人类对许多疾病的遗传易感性带来深刻的影响。对于复制在人类DNA上的数量巨大的遗传指令，应用现有技术，人们只能解开其中的0.1%。他们发展的基因链分析仪可使分析进程提高十余倍。霍德认为5—10年后会有更先进的仪器，有可能解开人类的全部基因密码。霍德改进的新仪器使许多复杂的分析实现了自动化。目前霍德正在加快确定“基因指纹图”，这一工作将使1000种以上的胎儿遗传异常能迅速地被探测出来。

癌基因发现者，43岁的温伯格（Robert Weinberg）1978年，在一次大风雪中，在温伯格以艰难的脚步跨过波士顿大桥的途中，一种“洞察”感震撼着他，他想如何找到一种方法来证明，是否任何细胞基因密码的少许偏离即可引起癌变，他从理论上认为，从恶性细胞中抽提出来的DNA，如果注入健康细胞，将能引起癌症传播。他像第一次购买彩票那样希望从10万个人类基因中梳理并标志出引起癌症的有致命缺陷的基因。

经过四年的实验，温伯格终于获得了成功。他与麻省理工学院的研究者们证明某一基因的6，600个核苷中的一个发生突变，是膀胱癌发生的原因，这只占人类细胞总遗传信息的百万分之一。生物学家现在已能确定数十种潜在的肿瘤基因。当这些基因与致癌因素接触后便发生突变，从而使正常生长的细胞发生癌变。温伯格说，他希望所有的人类肿瘤中均有类似的发现。癌基因的发现使人们有可能了解癌症的起源，并因此开辟早期发现癌症的道路和导出对癌症遗传指令的阻止法。

温伯格的贡献还在于对70年代早期发展的基因转移技术有所突破。这种技术研究病毒是怎样侵袭宿主细胞的核苷的，因此这种技术也可用于揭示癌症的生长。温伯格说：“我们既然能转移病毒基因，或许也能转移引起癌症的基因。”“这是一个简单的概念，如果说我的工作有什么突出优点，那便是概念的简单性，新技术引出新的实验结果，新的结果又启发新的直觉”。

人类自己的基因携带着癌的种子的观点，并未使温伯格感到困惑。他说：“生物学就是要研究数十亿年生物进化中积累的偶然性。这些偶然性的结果便是细胞，或地球上的生命得以构建的方式。”这些潜在肿瘤基因在进化过程中一直不曾消失的理由就是它对于正常生长是必需的——而任何一种生长的机体都有生长失控的危险。

了解脑是如何发育的人，35岁的古德曼（Corey Goodman）脑是如何构建自己的。古德曼说：“脑发育时，数以千亿的神经细胞缠络在一起，从神经细胞上长出神经轴突形成特定的神经连接构型。当出生时便有了网络良好的脑。我们力图弄清楚的是使神经细胞连接起来的是个什么过程。”正是他发现了解决这个难题的关键。

脑的蓝图存在于基因密码之中，但人脑及神经系统的复杂性则不是基因能完全解释的。古德曼说：“即使最简单的神经连接也未完全弄清楚。例如脊神经是怎样确定并通往特定的肌肉的。在神经系统内部，神经细胞又是如何构成网络的。”通过对比人脑简单数百万倍的蝗虫和果蝇胚胎神经系统的研究，古德曼了解到神经细胞是怎样相互连接的，某些基因是怎样控制这一识别过程的。这些基因携带着决定胚胎神经细胞表面化学标记物质的密码。这些化学物帮助触须状的神经轴突寻找正确的行径并连接。

斯坦福大学的古德曼实验室的研究者们现在已经能对某些昆虫的这类基因进行确定。他们认为更复杂的人类神经系的发育也有大致相同的方式。令人瞩目的是即使轴突在数百个细胞中确定靶细胞时，这种标记系统也毫无错误地工作着。目前古德曼的研究小组正在对其他有关的基因进行确定。

古德曼的研究的应用包括使损伤的神经再生，对衰老性疾病，如老年痴呆症的治疗。1983年古德曼获得了Waterman奖，但他仍然坚持他的纯科学的目标，“了解脑是怎样连接在一起的；解开难题，使问题简单化，弄清楚它是怎样工作的。”他说：“研究科学是一种乐趣，而最可怕的是受干扰。”

解开基因结构的人，34岁的巴顿（gacqueling Barton）多年来，研究者们一直在寻求一种确定个别，基因起点的标点符号。这是解开基因密码的关键性步骤。哥伦比亚大学的巴顿称自己为“正式的无机化学家”。化学专业的人通常不懂生物学。而巴顿却利用了她的非主要的学识基础，设计出一种完全新颖的个别基因定位法，并从而了解为什么蛋白质激活某些基因而不是其他的基因。她说：“在某种层次上，某一基因必须与另一基因在化学上区别开来。”“化学可以使你用一种很简单的方式来看待生物学问题。”

利用金属铑、钌、铜和钴，巴顿制成了一些无机化合物，模拟自然DNA链上的沟、龛。当这些化合物与DNA接触时镜像结构便排列成行并相互结合。这时巴顿再用光束照射这些金属并引起化学反应，揭示连接的确切位置。因为合成的化合物结构是已知的。于是，我们便有了一个小的探子用以探测DNA链上的变异部位。

巴顿在DNA表面所发现的遗传标点记号，将帮助生物学家精确地确定基因部位。她说：“我对化学的兴趣来自对复杂分子结构的美的迷恋。我把DNA描绘为具有美丽的形态和对称的可爱的多聚体。无机复合物具有各种结构和色泽。以钌为例，当受照射时发出像白日光晕似的光，而与DNA结合时发光强度更大。就是说探针使色彩发生了变化，这正是它迷人的地方。”1985年巴顿成了第一个接受Waterman奖的妇女。她用这笔钱扩大了实验室，并增添了人员设备。

在浑沌中寻找有序的人，41岁的费根堡姆（Mitchell Feigenbaum）飘舞的旗帜在劲风中拍拍作响，喷射的水柱突然粉碎成千万个小水滴，徐缓升起的一缕轻烟突然奔腾回旋成一个个烟圈。所有这些事件均涉及一种突然产生的涡流，自然界的一种基本现象。然而，直至不久以前，对于涡流的描述一直是诗人的任务而不是物理学家的事。费根堡姆认为浑沌行为是由有秩中发展出来的观点，竟然在70年代后期被—些刊物的编辑们认为是奇谈怪论毫无价值，以致连遭退稿。

然而，现在给这位物理学家的奖金却倾泻而来，其中包括1984年麦卡阿瑟基金会的5年20万美元的天才奖及1986年沃尔夫基金会物理学奖。冶金学、生理学和液体动力学等广泛领域的科学家们都不断证明，浑沌这种涡流现象发生在费根堡姆所发现和描述的构型之后。尤其值得注意的是，这种构型总是一确定常数的函数，此即费根堡姆数。

1964年费根堡姆于纽约城大学毕业，又从麻省理工学院获基本粒子哲学博士后，便徘徊于学校与科学课题之间，未能做出成绩。1974年，他加入洛斯 · 阿拉莫斯国立实验室工作并对液体动力学产生了兴趣。他用袖珍计算器进行了一些简单的数学演算，包括了涡流的主要原理。演算的结果使他大为震惊，于是他又在实验室计算机上作了进一步演算。费根堡姆说：“应用计算机通常可解决很确定的问题，然而对于未能把握的问题计算机也犹疑难决。”通过计算，费根堡姆逐渐发现由简单的不断反复的振荡转入突然的涡流混乱是可以预测的，换言之，即浑沌发生时是有序的。

费根堡姆数可以帮助科学家计算引起诸如金属疲劳、油管内油液不均匀流动、挛缩性心脏纤维性颤动之类的振动应力。费根堡姆认为“这是早在1 ~ 2个世纪之前就该发现的现象，因为它需要大量的计算，所以使人们一直未能看清它的过程。”描述浑沌的公式为经典物理学作了重大补充，但只是跃到费根堡姆的计算机终端后才受到了科学的研究。

解开计算难题的人，30岁的卡马卡（Narendra Karmarkar）他的数学洞察是纯抽象的，这种思考与日常思考的距离那么大，就像他的印度家乡和美国新泽西州西郊的自动电话 - 电话公司贝尔实验室之间一样遥远。卡马卡的从极为复杂的数列中辨认构型的天才能力使他在1984年发现了革命性的计算机程序操作。这一发现使具有数万个变数问题的计算机加快了50 ~ 100倍。

这类问题在大的事务中是经常遇到的。举一个简单的例子。如货物从仓库运送到商店去的最经济的方法是什么。这个问题的变数包括把每一件产品运往每—家商店，每家商店对货物的需求及每种产品的可供应程度。这个问题的解决是算出最低的运输费。

当变数增加时，问题的复杂性成指数倍地增加，这便要求计算机要有相应的计算能力。卡马卡的理论对正在向太平洋沿岸国家装设线路的自动电话和电话交换网络正合需要。为了使成本降为最低，设计者需考虑42，000个变数。

有赖于卡马卡对投影几何的天才研究才作出了突破。过去解决这类问题只好用一个一个死算的办法。用计算机依次算出一个个变数的影响。打个比方说，卡马卡的方法就像是居高临下鸟瞰全局，然后用计算机用很少的步骤求得答案。卡马卡说：“这种方法即不断地对空间作数学变换，使得你总是处在中心的位置。于是你可以在每走一步时都选择最好的方向。”卡马卡认为一个程序化了的问题可以启发数学洞察力。他说：“数学就是在事物中寻找逻辑次序。”“过去许多新学说是从自然科学的问题中发展出来的。现在计算机提供了一种完全新的刺激。”

揭开原子世界的人，39岁的比尼（Gerd Bining）在一次科学展览会上，最吸引人的展出是比尼的扫描隧道效应显微镜。要是亚里士多德和牛顿在世的话，也会排队来欣赏这台建立原子全色三维图像的仪器。

物理学家比尼出生于西德，现在在瑞士苏黎世附近的国际商用机器公司的研究中心工作。他和他的同事于1981年打破了人眼与原子之间的最后屏障，过去研究人员只能用高能的电子显微镜来观察分子结构。然而电子显微镜的电子轰击太强，以致分子产生变形和使对个别原子的观察变为模糊。扫描隧道效应显微镜工作时只需很低的能量。这种显微镜装有一磨得极细的钨丝探头，探头尖端的单个原子与被检测的物质表面极为接近。当有微弱电流施予探子尖端时，便有微弱的电子流跃过探头尖端与被检物表面的间隙，此即隧道效应。当探头尖端在与标本保持恒定距离下进行前后扫描时，上下摆动的探头即划出一令人吃惊的原子图景，并经仪器放大了数亿倍，在这样大的放大倍数下，即使高度光洁的晶体也像月球那样有许多陨石坑状的表面。

已经证明，扫描显微镜对半导体工业有极大的价值。在半导体工业中，工程师希望了解表面的化学效应，如氧化，对集成电路膜层的质量和可靠胜有什么影响。比尼预言，这种仪器对于生物学家也将有同样的重要。例如对于细胞膜分子的清楚了解可以揭示细胞是怎样允许某些荷电粒子通过细胞膜，又如何阻止另一些相似大小的粒子通过，从而维持细胞化学平衡的。正像早几代的显微镜揭示了一个新的科学世界那样，比尼的发明的价值尚不可预测。比尼认为“人们仍然处在对他们所研究的对象仅仅感到新奇的阶段。”对艾滋病病毒进行清楚地观察就是很吸引人的想法。对这种显微镜来说，以病毒作为观察对象仍嫌太大。

使光子在芯片上工作的人，64岁的Izuo Hayashi 1964年当Hayashi从东京大学物理系进修后出现在自动电话 - 电话公司贝尔实验室时，谁也没想到过他会在半导体激光器（一种高技术产品的关键部分）方面作出关键性的突破。目前这种激光器件已为密纹唱片、激光复印机、超级市场柜台账码读出器、自动调焦照相机、光纤通讯提供了光束极细的数字信号。但是20年前科学家对于如何制造发射激光的芯片尚几乎毫无所知，1966年实验室主任曾经对Hayashi及另一名美国化学家潘尼希（Morton Panish）说如果其他实验室首先解决这一问题，那么自动电话 - 电话公司将会受到竞争。

早在1962年，科学家已经证明砷化镓晶体可产生集合的光发射，这是激光器的主要部分。然而最初的设计只能在-328°F的液氮中工作。要使发明有价值，则必须能在室温下工作。这是一项很大的挑战，更何况Hayashi及潘尼希对于半导体材料的经验并不多。他们对芯片构入技术进行实验时，大部分科学家认为这只是无甚用途的将两种不同的晶体合在一块而已。经过四年的努力，他们制成了世界上第一只可靠而实用的半导体激光器。这一成就的重要性犹如晶体对电子学的意义一样。

1970年Hayashi回日本为日电公司工作。他目前为通产省（MITI）下的光电联合研究实验室技术部主任，领导着世界向激光技术的下一个高峰攀登，着手建立一个光电子集成电路，将有激光能力的光子信号发射功能与电子线路的信息处理能力结合起来，Hayashi相信这种更小更快的集成芯片将会在下一代的各种器件中，从消费性电子产品至超高速计算机中得到应用。Hayashi说：“我们只是在光电子时代的起点，这一充分利用光子和电子的系统最终必将得到广泛的应用。这一成就将促使真正的光电计算机诞生。”

重新设计计算机核心原件的人，29岁的希利斯（Daniel Hillis）希利斯探索思维是如何工作的道路，是一条非常规的道路。他进入麻省理工学院本想研究神经生理，然而导师告诉他研究神经元对思维过程并无意义，并指导他到计算机部的人工智能研究室去。在那里他获得了计算机科学学位，并用了一个暑假为布勒得莱公司设计了一种电子玩具。在大学院时，他设计了一种完全革新的超高速计算机。他把这种机器称为“联合机”。他帮助思维机公司制造了这种机器，并以300万元/台销售。国防部首先购买了联合机，随后，政府国防发展研究计划局及一些大学又购了6台。标志着希利斯思想的联合机的特点正是通常计算机的弱点。尽管计算机有强大的计算能力，但却不能解决连婴儿也极易解决的问题，例如辨别面容。希利斯说：“更糟糕的是，如果输入更多的信息给计算机，使计算功能更精密，那么同时也使计算的过程变长，而变得更笨拙。用计算机辨认面容可能需要数小时，因此，我强烈地意识到，我们应该工作得更好一些。有一点是我们知道的，即脑的元件比计算机慢，但元件数多得多。因此脑必然是平行应用它的元件。这就导致了从头来看待问题的方法，即将问题分成千百万个小问题。”

大多数的计算机只有唯一的中枢处理机及单一的资料贮存器，而联合机则有65，000个处理机，每个处理机均有它的小记忆库，其运行犹如演奏交响乐。总体上，这些处理机每秒钟可以执行70亿个指令——为通常的典型主体结构计算机的175倍。联合机通过将一部分计算分给各别的处理机而使复杂的任务变得更简单。对于希利斯来说，联合机也仅仅是达到目的的一种方法。“目前，智能科学正像伽里略发明望远镜之前的天文学，但它却是真正的科学，我只不过像个望远镜的制造者。”希利斯做的工作不是构建一种思维学说，而是一种思维机器。

探究宇宙力的人，40岁的波利雅可夫（Alexander Polyakov）。波利雅可夫所探究的宇宙定律的最终真理，把科学带到了哲学的边缘。他是苏联最有天才的科学家之一，他对纯理论和现代物理学作出了贡献与阐述诺贝尔奖获得者威尔逊（Kenneth Wilson）说：“波利雅可夫对基本粒子学说的某些根本思想方面作出了贡献，并对量子力学的某些难点作出了杰出的解决。”波利雅可夫在帮助美国和欧洲的物理学家发展普遍事物理论（theory of everything，TOE）方面所起的作用受到了普遍的赞扬。普遍事物理论是这样一种理论。它说明重力、空间和时间结构及基本粒子的性质等所有这些如何来自弦子（strings），这样一种最微末的基本粒子。弦子的大小是原子核的普遍事物理论使历经了两代人争论的爱因斯坦广义相对论和量子力学得到了统一。

波利雅夫夫是莫斯科最高级的兰道研究院的研究员。在那里他可以专心于自己所选择的纯物理学课题。他从对运动公式的研究中设计了一系列解答，他将之称为“即刻子”，开创了一个全新的数学分枝。波利雅可夫毫不怀疑，“自然界是由所有可能的数学描述中最好的一种来描述的，因为上帝就是这样创造的。”“这样就给出一种机会，使最好的一种数学描述能创造出物理学家企图描述的自然。”波利雅可夫对物理的解释充满着神秘主义。这是因为他以自然界的最神秘的和最难以捉摸的时间的本质作为出发点。还在幼年时代，他就对时间从不停顿也不倒退感到惊诧。爱因斯坦的狭义相对论认为空间和时间只能用两者的相互关系来表述，波利雅可夫在学习了狭义相对论之后，曾怀疑时间仅仅是一种生理的幻觉。这个难题一直纠缠着他。他说：“这个关于什么是时间的天真问题比普遍事物理论更为深刻。我的大部分时间都在企图建立一种完全不同的图式、不同的可能性解释时间，但直到现在尚完全不成功。”

[Fortune，1986年10月13日]