国庆节期间,一年一度的诺贝尔科学奖又开奖了!
但获奖的都是顶级科学家,表彰的又是特别前沿的发现与突破,不懂怎么办?提提君帮大家探过路了,克服癌症、激光镊子……很多科学突破都和我们息息相关。
这里特别要@高三同学们,近几年的高考试题,几乎每年都会结合诺贝尔奖出题,内容涉及物理、化学、生物等学科。去年下半年的物理选考题中,就有一题考察的是2017年诺贝尔物理学奖的内容是啥,万万没想到吧!忙着看书复习的同时,也要关注时事新闻!
话不多说,我们来浅显易懂地了解一下这些获奖大咖们↓↓
2018年诺贝尔生理学或医学奖
获奖者:
詹姆斯·艾莉森,本庶佑
2018年诺贝尔生理学或医学奖授予詹姆斯·艾利森(James P Allison)和京都大学教授本庶佑(Tasuku Honjo),他们因在肿瘤免疫领域(PD-1 免疫治疗靶点)做出的贡献而获奖。
简单来说,咱们身体里有一群警察,专门抓在身体里搞破坏的坏家伙。如果是从身体外面来的坏家伙,他们很容易发现。
但有时候,是身体的一部分自个儿变坏了——癌症就是这样发生的。虽然癌症已经变成坏家伙,但看起来还是好人,所以 “警察”就被拦住了,不让它们去抓。
这两位科学家找到了警察被拦住的原因。这么一来,咱们身体里的警察就可以去对付癌症啦。
漫画解读:免疫疗法
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如果外来物质入侵了人体,
或者人体细胞叛变成了癌细胞,
免疫系统就会激活,
向它们发动大规模打击。
可是,
为什么很多人得了癌症以后,
免疫系统却不能把癌细胞都消灭光呢?
美国免疫学家詹姆斯·艾利森,
和日本免疫学家本庶佑发现,
这是因为免疫系统被“某种狗绳”拴住了。
例如,
人体的免疫细胞表面有一种PD-1蛋白。
这种蛋白质就像狗的项圈,
如果再在上面栓一根狗绳,
能够抑制免疫系统的活动。
如果没有PD-1这样的项圈,
免疫系统就可能反应过度,
不分敌我胡乱攻击,
造成严重的自体免疫疾病。
所以,它本来是有好处的。
但是另一方面,
正是因为有了 PD-1,
免疫系统才会束手束脚,
无法放手攻击癌细胞,
癌细胞才可以逍遥法外。
所以,它也是有坏处的。
基于这些发现,
他们发明了一种癌症“免疫治疗”。
医生会让癌症病人吃下一种药物,
让它松开免疫系统的项圈,
使后者可以全力攻击癌细胞。
结果,
许多癌症病人因此获得了新生!
这种药物就是大名鼎鼎的
免疫检查点抑制剂!
为了表彰他们发明的癌症免疫疗法,
诺奖委员会授予
詹姆斯·艾利森和本庶佑
2018诺贝尔生理学或医学奖!
注:
漫画中的”剪断狗绳“是一种比喻。PD-1抑制剂的真实原理是:活化的T细胞表面含有PD-1蛋白。癌细胞会用自己表面的配体和PD-1蛋白结合,使得T细胞的活性受到抑制。
由于PD-1抑制剂能把T细胞上的PD-1蛋白堵住,使T细胞无法被癌细胞抑制。所以,使用了PD-1抑制剂以后,T细胞就会重新开始杀灭癌细胞。
2018年诺贝尔化学奖
获奖者:
弗兰西斯·阿诺德,乔治·史密斯,格里高利·温特
瑞典皇家科学院10月3日宣布,将授予美国科学家弗朗西斯·阿诺德(Frances H. Arnold)、美国科学家乔治·史密斯(George P. Smith)及英国科学家格里高利·温特(Gregory P. Winter)三位科学家2018诺贝尔化学奖。
“演化”是生物学最重要的发现。如果科学家能够控制某个生物的基因,就有可能让它往人们需要的方向演化。获奖的三位科学家都借用了这个思路。
漫画解读:达尔文进化论的活学活用
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你可能听人这样说过,
“达尔文的进化论都是错的!”
不好意思,我们今天不去评论对错,
因为,已经有人把进化论的思想,
成功地运用到了现实生活中。
一、运用进化论
让细菌生产高效的蛋白酶
蛋白酶可以催化化学反应。
可是,如何才能造出
效果拔群的蛋白酶呢?
进化论的解决办法很简单:
“物竞天择,适者生存”。
(当然,我们得把天择改成人择)
即让蛋白酶像生物一样,
往更好的方向不断进化!
这就是阿诺德发明的
蛋白酶的定向进化。
使用这种办法,
我们几乎可以生产
所有好用的生物蛋白!
比如生物燃料和药物。
二、运用进化论
让噬菌体生产医用抗体
噬菌体是一种病毒,
它会向细菌注入自己的DNA,
让细菌生产自己的蛋白质,
复制出无数个自己。
利用这个特点,
和进化论的思想,
美国科学家史密斯
和英国科学家温特,
共同发明了
噬菌体产生医用抗体的办法!
使用这种办法制造的人造抗体:
有的可以治疗类风湿性关节炎、
牛皮癣和炎症性肠病。
有些正在尝试治疗癌症、
红斑狼疮和阿尔茨海默症!
它们就像一把把钥匙,
能够打开各种疾病的枷锁,
让病人重获自由的生活。
2018年诺贝尔物理学奖
获奖者:
阿瑟·阿什金,杰哈·莫罗,多娜·斯崔克兰
2018年诺贝尔物理学奖获奖者为美国科学家阿瑟·阿什金(Arthur Ashkin)、法国科学家杰哈·莫罗(Gérard Mourou)和加拿大科学家多娜·斯崔克兰(Donna Strickland),以表彰3人在激光物理学领域所作出的开创性发明。
美国科学家阿什金找到了用激光捡起东西的方法,有些人管它叫“激光镊子”。它可以用来移动咱们肉眼都看不见的小东西。
法国科学家莫罗和加拿大科学家斯崔克兰则发明了一种把比较弱的激光加强成强力激光的方法。这个方法应用很广,有些激光武器甚至都使用了这个技术。
漫画解读:
镊子和手术刀,居然都是激光做的
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喜欢星球大战里的光剑?
你out啦!
现在最高级的光不是用来砍人的,
而是用来隔空夹细胞、
隔空抓病毒、
隔空做手术的!
一、激光→灵巧的镊子
如果你在显微镜下
观察原子、分子或者细胞,
就会发现它们总是乱跑乱动,
一点儿也不乖。
美国科学家阿什金利用透镜和激光,
制造了一种“光学镊子”。
只要用光学镊子把小东西隔空夹住,
它们就没法乱跑乱动了。
这时,
你想怎么研究它们都可以。
于是,科学家可以尽情地研究
各种生物分子和细胞啦。
二、激光→锐利的手术刀
直接用激光做手术刀可不行,
因为普通激光的脉冲比较长,
会给周围的组织带来损伤
法国科学家莫罗
加拿大科学家斯崔克兰,
发明了一种压缩激光脉冲、
提升激光强度的方法。
利用巧妙的实验装置,
他们创造出了世界上
脉冲最短、强度最强的激光:
例如,飞秒激光、阿秒激光!
这种激光不但可以做手术,
还可以像雕刻刀一样,
制造各种手术用具,
或是存储数据、
给原子的运动拍照。
看完是不是觉得很高大上?其实,今年的诺贝尔物理学奖与高中物理知识联系很紧密,并且在高考题中还出现过,所以大家一定不要大意哟,极有可能出现在期中/期末考卷和2019年高考卷中。
背景介绍
今年诺贝尔物理学奖的主题是:激光,明显涉及光学知识,主要与高中物理选修3-4和选修3-5所学知识有关,考察的重点应该是激光的特点,但不排除与其它知识点结合起来一起考,比如与电学实验一起来考察,如果仅仅是考察激光的特点的话,题目应该不会难,只要考生记住它的特点就应该能得分,激光作为一种特殊的人造光,在前几年高考当中也出现过,比如2010年江苏物理卷,2016年北京高考就考了“激光光镊效应”,但是考察的点还是同学所熟悉的。即使将来在考题中出现这些“新情境”大家也别慌,考查的知识点还是回归到教材中的。
知识链接
激光的理论基础起源于物理学家爱因斯坦,1917年爱因斯坦提出了一套全新的技术理论‘光与物质相互作用’。这一理论是说在组成物质的原子中,有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上,在高能级上的粒子受到某种光子的激发,会从高能级跳到(跃迁)到低能级上,这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光,而且在某种状态下,能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就叫做“受激辐射的光放大”,简称激光。
激光具有普通光所不具有的特点,可概括为三好(单色性好、相干性好、方向性好)一高(亮度高).
【2016北京高考理综】激光束可以看作是粒子流,其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动。激光照射到物体上,在发生反射、折射和吸收现象的同时,也会对物体产生作用。光镊效应就是一个实例,激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒。一束激光经S点后被分成若干细光束,若不考虑光的反射和吸收,其中光束①和②穿过介质小球的光路如图2所示。图中O点是介质小球的球心,入射时光束①和②与SO的夹角均为θ,出射时光束均与SO平行。请在下面两种情况下,分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向。
a.光束①和②强度相同;
b.光束①比②的强度大。
【答案与解析】
A.两光束对小球的合力的方向沿SO向左。
B.两光束对小球的合力的方向指向左上方。
这个题目要怎么思考呢?这其实就是利用动量守恒就好了。
比如看A这个情况,将光(其实就是光子)和细胞看成一个系统,这个系统自然动量守恒。因为光速是一个常量,那么在SO方向,入射光的动量小于出射光的动量(一个由分解,一个没有分解),也就光子和细胞相互作用后,光子在SO方向的动量增加了,且方向向右,于是细胞的动量必然也要增加,且方向向左。
同理,对于B这种情况,SO方向和A的情况一致。垂直于SO方向,入射前光子具有向上的动量,出射后这个方向上的动量变为零,也就是说这部分动量给了细胞,那细胞的动量就增加,并且是向上的。
日本诺贝尔奖得住本庶佑
把奖金拿来做了这件事!
庶佑
本庶佑
本庶佑是继2016年大隅良典之后,第26位获得诺贝尔奖的日本人,第5位获得生理学或医学奖的日本人,在2016年9月21日,入选当年的引文桂冠奖名单,曾被誉为”最接近诺贝尔奖的日本人之一。“
其实,在诺贝尔生理学或医学奖上,从2013年开始,就几乎被日本人垄断了。连续三年获奖。在这方面,日本是当今无愧的独占鳌头。进入21世纪后,获得诺贝尔奖的日本科学家人数仅次于美国,世界排名第二位。如此拉风的榜单成绩,就当他们想要尽力拯救 银河系的生命吧。
玩笑归玩笑,其实,日本人拿诺贝尔奖拿到手软也不是没有原因的。除了日本政府高度重视支持之外,还有基础研究的累积;知识的长期积累与重视人才的大量培养密不可分。
对于这次本庶佑的获奖,日本网友也表现出了极大的兴奋和喜悦。在连续暴热;台风;地震等众多灾难接二连三的今年,可以说这是一个及时的非常冲喜的好消息。
真的是非常优秀。就连今天的酒也变得很好喝了呢,这是京都市民的骄傲,国家的反应也非常好,恭喜。
恭喜。在众多台风,地震等坏消息中,好不容易看到一条充分希望的好消息,真的非常感谢。
去年日本没有人获得诺贝尔奖,听到这个消息真的是非常开心。恭喜,京都大学真的很厉害呢。
京都大学挂着庆祝本庶教授获奖的板子。
一心投身于研究的本庶教授在记者招待会上决定把诺贝尔奖金约1亿1500万日元全额赠送给母校京都大学,用于支援年轻研究者的研究工作。
日本人在2001年夸下海口,”50年拿下30个诺贝尔奖“。事实证明,日本人的能力并不是吹出来的。
首先,在政府和企业的大力支持下,重点科研项目经费无上限。换句话说,科学家们想怎么玩就怎么玩。在研究过程中即使一段时间内没出成果,不必担心丢掉饭碗;也不必担心考核;评优等因素的干扰;一门心思投入研究就好。
其次,在日本的小伙伴们细心观察过没有,日本的纸币从1000日元到10000日元,印有的从来不是国家领导,而是生物学家;平民作家;哲学家和思想家。可见日本人民路子非同一般。相当敬重有真才实学的人!!!
而在日本的187种职业中,大学教师得分83.5,位居所有人理想职业的第二名,远远高于企业高管;高级公务员以及知名演员。社会地位之高可见一斑。
当然了,你要是以为日本搞科研如此厉害的原因,仅仅是因为政府的支持和人民的敬佩的话,那你就太天真了!!!
日本之所以出了如此多牛逼哄哄的科学家,更大的原因在于他们尊崇自然的教育让孩子真正“赢在了起跑线”。
从小让孩子接触大自然,自己种菜收获;利用废旧报纸牛奶盒子等自制玩具;自己整理物品;老师和父母在孩子的成长中更多的是扮演了一个引导者和旁观者的角色。放手让孩子自己去探索这个充满未知的世界。
1973年诺贝尔物理奖获奖者江崎玲于奈也曾说过,“一个人在幼年时通过接触大自然,萌生出最初的、天真的探究兴趣和欲望,这是非常重要的科学启蒙教育,是通往产生一代科学巨匠的路。”
2008年诺贝尔化学奖获得者下村修也曾说:“我做研究不是为了应用或其他任何利益,只是想弄明白水母为什么会发光。”
对于大自然和这个世界保有一颗闪闪发亮的好奇心,也许这就是科学家们之所以会走上科学道路的最单纯原因。
从小接触自然;保持独立自主;保持阅读的习惯;有一颗满满的好奇心和独创精神;想必这些是日本孩子成长道路上必不可少的因素,正是这些因为使得他们获得了今后人生里巨大的成功。
而那些揠苗助长;急功近利;一股脑跟风让孩子上各种兴趣班补习班的家长们,是不是也该反思,究竟怎样的选择和道路才能使孩子真正赢在起跑线。正所谓那句鸡汤一样,“有时候,慢才是快。”
当然,我们最后还是要来盘点一下,加上原籍日本后移民美国和英国的2人,日本历史上共获得诺贝尔奖的27人都是谁!
1949年,汤川秀树,物理学奖。
1965年,朝永振一郎,物理学奖。
1968年,川端康成,文学奖。
1973年,江崎玲于奈,物理学奖。
1974年,佐藤荣作,和平奖。
1981年,福井谦一,化学奖。
1987年,利根川进,生理学或医学奖。
1994年,大江健三郎,文学奖。
2000年,白川英树,化学奖。
2001年,野依良治,化学奖。
2002年,田中耕一,化学奖。
2002年,小柴昌俊,物理学奖。
2008年,小林城、益川敏英,物理学奖。
2008年,下村脩,化学奖。
2010年,铃木章、根岸英一,化学奖。
2012年,山中伸弥,生理学或医学奖
2014年,赤崎勇、天野浩,物理学奖。
2015年,梶田隆章,物理学奖
2015年,大村智,生理学或医学奖。
2016年,大隅良典,生理学或医学奖。
2018年,本庶佑,生理学或医学奖。
这个老龄化严重的日本,却不断地涌出获得”诺贝尔奖“的人,这背后离不开对科学的尊重,对教育的重视的背景。科学永无止境,这些默默无闻一心投身于科学事业的学者,无论是谁,都值得让人尊敬。
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